移动通信技术与应用(第2版)
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1.3 移动通信系统的分类

移动通信系统可以按工作方式、多址方式、用途等分类,下面分别介绍。

1. 工作方式

按通信状态和频率使用方法划分,移动通信系统有单工制、半双工制和双工制3种工作方式。

(1)单工方式

单工方式是指通信的双方同时只能有一方发送信号,而另一方接收信号,发信时需“按-讲”操作,如图1-3所示。单工方式一般用于交通调度系统,单工方式又分为同频单工和异频单工两种。同频单工指通信的双方使用相同的工作频率(f1),平时双方处于守听状态,当一方(A)发送时,按下“按-讲”开关,就可以发送,但不能接收对方(B)的信号,对方(B)此时只能接收,不能发送。同频单工方式收发信机轮流工作,收发天线可以共用,设备简单、省电,收发信机不存在相互干扰。

异频单工指通信双方使用两个频率f1f2,当一方(A)发话时,按下“按-讲”开关,以f1发射信号,对方(B)以f1接收信号;B发话时,按下“按-讲”开关,以f2发射信号,对方(A)以f2接收信号,和同频单工一样,收发信机轮流工作,仅是收发频率不同。

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图1-3 单工方式

(2)半双工方式

半双工方式指通信的双方有一方收发信机同时工作(双工工作),在通信的过程中既能发射信号也能接收信号,而另一方只能是单工工作。如图1-4所示,基站双工方式工作,同时收发信号,移动台采用“按-讲”的单工方式工作。由于基站占用两个频率,需要有天线共用器。

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图1-4 半双工方式

(3)双工方式

双工方式指通信的双方收发信机同时工作,通信的任意一方在发话的同时也能收听到对方讲话,如图1-5所示。双工方式在实际应用中分为频分双工(FDD)和时分双工(TDD)。频分双工收发双方使用一对频率f1f2,基站以f1发射信号,移动台以f1接收信号;移动台以f2发射信号,基站以f2接受信号。由于无论是否发话,发信机总是处在开启状态,电能消耗大。时分双工方式由于通信的双方都采用相同的频率,但在不同的时隙收发,如第1个时隙基站发射信号,第2个时隙移动台发射信号,实现双工通信。时分双工方式较频分双工省电,占用频率少,不需要有天线共用器。

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图1-5 双工方式

2. 信号性质及多址方式

移动通信系统按传输信号性质及多址方式分为如下两种。即采用频分多址技术(FDMA)模拟蜂窝移动通信系统,其传输信号是模拟信号;采用时分多址技术(TDMA)或码分多址技术(CDMA)数字蜂窝移动通信系统,其传输信号是数字信号。

(1)模拟蜂窝移动通信系统

模拟蜂窝移动通信系统是在20世纪70年代末80年代初开始商用的,称为第一代(1G)移动通信系统,其主要技术是模拟调频和频分多址技术(FDMA),以单一的模拟语音业务为主,其中以北美的AMPS和欧洲的TACS等几种典型的模拟蜂窝移动电话系统为代表。这几种模拟蜂窝移动电话系统之间互不兼容,移动用户无法在各系统之间实现漫游,由于传输信号是模拟信号,所以频率利用率不高,其容量不能满足日益增长的移动用户的需求;抗干扰能力较差;不易保密通信。目前,模拟蜂窝移动通信系统已不再使用。

(2)数字蜂窝移动通信系统

鉴于模拟蜂窝移动通信系统的不足,第二代(2G)数字蜂窝移动通信系统在20世纪末应运而生,数字蜂窝移动通信是在模拟蜂窝移动通信的基础之上发展起来的,在网络组成和功能、设备配置等方面两者有相同的地方,但数字蜂窝移动通信系统的传输信号是数字信号,采用数字通信方式,应用数字加密技术,保证了用户信息的保密。所以,在实现技术和管理控制方面和模拟蜂窝移动通信系统有很多不同,也更为先进,如采用了诸如语音编码,数字调制等数字信号处理技术,提高了频率利用率,增大系统通信容量。同时,第二代数字移动通信系统所采用的信道编码技术及分集、交织、均衡、扩频等数字传输技术,提高了通信信号的传输质量,有较强的抗干扰能力,使网络管理和信道配置更为灵活。

目前使用的数字蜂窝移动通信系统以采用时分多址技术(TDMA)的欧洲的GSM系统和采用码分多址技术(CDMA)的北美的CDMA系统为代表,两者均采用频分双工方式。时分多址技术和码分多址技术的应用将使系统容量大为增加,使网络管理和信道配置更为灵活,并且第二代数字蜂窝移动通信系统提供了一种公共标准,可以提供在同一制式覆盖地区的全自动漫游服务,使信道切换更加可靠。但不同的制式覆盖的地区无法进行漫游。虽然第二代数字移动通信系统和第一代模拟蜂窝移动通信系统相比也可以提供低速的数据业务,但仍以语音业务为主,为了满足人们对高速数据和多媒体业务的需求,数字蜂窝移动通信系统已发展到第三代(3G),其代表是cdma2000、WCDMA及我国提出的TD-SCDMA。第三代数字蜂窝移动通信系统采用了先进的无线传送技术,如快速功率控制、智能天线等,可以提供高速数据和多媒体业务,实现统一标准的全球无缝覆盖,并可与第二代系统共存和互通。

3. 移动通信系统其他分类方式

按使用对象来分类:军用通信和民用通信。

按用途和区域分类:陆地通信、水上通信和空中通信。

按服务范围和经营方式分类:专用网、公用网。

按系统类型分类:除了蜂窝移动通信系统外,还有其他移动通信系统,如无线寻呼系统、无绳电话系统、集群移动通信系统、卫星移动通信系统等。