移動通信概述
移動通信的概念和其主要特點
通信雙方至少有一方在移動中，進行信息傳輸和交換，包括移動體和移動體之間的通信以及移動體和固定點之間的通信
移動通信的工作方式和分類及其區別和優缺點
單工通信
雙方交替地進行收信和發信，用於點對點通信
- 同頻單工
- 異頻單工
差異僅在於收發頻率的異同
特點：
- 收發信機可使用同一副天線，而不需要天線共用器，設備簡單，功耗小
- 操作不方便出現通話斷續現象
- 一般適用於專業性強的通信系統
雙工通信
特點：
- 通信雙方收發信機均同時工作，任一方講話時，都可以聽到對方的語音，也稱全雙工通信
- 發射機總是工作的，電能消耗大
準雙工系統
發射機僅在發話時工作，接收機總是工作的
- 頻分雙工FFD
利用兩個不同的頻率來區分收發信道
採用不同的頻率進行傳輸
移動臺到基站採用的頻率稱上行信道
基站到移動臺採用的頻率稱下行信道
GSM系統、IS-95系統採用
- 時分雙工TDD
同一頻率但不同的時間段來區分收發信道
採用不同時間（時隙）對發送和接受信號進行傳輸
TD-SCDMA系統採用
半雙工通信
通信雙方中有一方使用雙工方式，收發信機同時工作，且使用兩個不同的頻率；另一方採用異頻單工方式，收發信機交替工作
特點：
- 設備簡單，功耗小，通話不再斷續
- 操作不方便
移動中繼方式
加設中繼站，一般採用一次中繼轉接，多次會導致信噪比下降
- 單工中繼
中繼站只需要一套收發信機
採用全向天線 - 雙工中繼
中繼站需要兩套收發信機
採用兩副定向天線，對準中繼方向
雙工方式的特點和優點
以TDD和FDD對比來說明：
- TDD的上下行時間間隔不大，小於信道相關時間就可以根據對方的信號估計信道特徵
FDD的上下行頻率間隔遠遠大於信道相關帶寬，無法利用上行估計下行，或反過來也不行
優：這使得TDD在功率控制和智能天線技術上有明顯優勢
缺：使得TDD覆蓋範圍小，小區邊緣用戶的信號到達基站時會不能同步
- TDD技術可設置上下行轉換時刻
優：實現不對稱的上行和下行業務帶寬和上下行明顯不對稱的互聯網業務
缺：轉換時刻的設置必須與相鄰基站協同進行
- TDD可以使用零碎的頻段
優：上下行的時間區別允許帶寬不對稱
- TDD技術不需要收發間隔器，只要開關
- TDD的移動臺移動速度受到限制
缺：一般TDD移動臺的速度只達FDD移速的一半甚至更低
- TDD的發射功率受限
缺：同樣的數據，發射時間只有FDD的一半，但是發送功率大
蜂窩移動通信系統的發展和各階段特點
第一代蜂窩移動通信系統（1G）
- 提出蜂窩小區和頻率複用的概念
- 雙工的基於頻分多址的模擬製式系統
日本汽車電話系統——800MHz
北歐四國的北歐移動電話通信網——450MHz
前西德的C-450網——450MHz
英國的全接入通信系統TACS——900MHz
法國的Radiocom2000系統——450-900MHz
優點
- 蜂窩組網技術以提高頻率資源利用率
- 採用蜂窩網絡結構
- 解決了容量密度低、活動範圍受限的問題
缺點
- 頻譜利用率低
- 通信容量有限
- 通話質量一般，保密性差
- 制式太多，標準不統一，互不兼容
- 不能提供非話數據業務，不能提供自動漫遊
第二代蜂窩移動通信系統（2G）
- 歐洲提出數字蜂窩標準GSM，基於時分多址（TDMA）方式
- 美國提出兩個數字標準：
- 基於TDMA的IS-54
- 基於窄帶直接序列碼分多址（CDMA）的IS-95——高通（Qualcomm）提出
- 日本的個人數字蜂窩（PDC）系統
演變
- 克服了模擬系統的缺陷：
- 話音質量、保密性能獲得很大提高
- 省內、省際自動漫遊
過度產品：2.5G系統
- 適當增加一些模塊和一些適合數據業務的協議
- GPRS/EDGE系統
- CDMA2000 1x系統
特點
- 數據業務
缺點
- 系統帶寬有限，限制了數據業務的發展
- 無法實現移動的多媒體業務
- 無法從根本上解決無線信道傳輸速率低的問題
- 各國標準不統一，無法實現全球漫遊
第三代蜂窩移動通信系統（3G）
- 在2G的舉出上增加了強大的多媒體功能
- 能接收和發送話音、數據信息
- 能接收和發送靜、動態圖像及其他數據業務
- 克服了多徑、時延擴展、多址干擾、遠近效應、體制問題等技術難題
- 具有較高的頻譜利用率
- 解決了系統容量問題
- 系統設備價低
- 業務服務高質低價
- 滿足個人通信化要求
主要目標
- 全球漫遊
- 能提供高質量的多媒體業務
- 高質量的話音
- 可變速率的數據
- 高分辨率的圖像
- 適應多種環境
- 多層小區結構
- 微微蜂窩
- 微蜂窩
- 宏蜂窩
- 將地面移動通信系統和衛星移動通信系統結合在一起
- 與不同網絡互通，提供無縫漫遊和業務一致性
- 網絡終端具有多樣性
- 與第二代系統共存和互通，開放結構，易於引入新技術
- 具有足夠的系統容量、強大的多種用戶管理能力、高保密性能和服務質量
提出的要求
- 高速傳輸以支持多媒體業務
- 傳輸速率按需分配
- 上下行鏈路能適應不對稱業務的需求
- 簡單的小區結構和易於管理的信道結構
- 靈活的頻率和無線資源的管理、系統配置和服務設施
三種CDMA技術標準
| 多址接入技術 | 正式名稱 | 習慣稱呼 | 負責組織 | 建設公司 |
|---|---|---|---|---|
| CDMA | IMT-2000 CDMA-DS | WCDMA | 3GPP | 中國聯通 |
| CDMA | IMT-2000 CDMA-MC | CDMA2000 | 3GPP2 | 中國電信 |
| CDMA | IMT-2000 CDMA-TDD | TD-SCDMA/UTRA-TDD | 3GPP | 中國移動 |
- 3GPP組織負責的DS-CDMA，稱爲3GPP FDD（頻分雙工），和CDMA-TDD（時分雙工），稱爲3GPP TDD，的標準化工作
- 3GPP2組織負責MC-CDMA，稱爲CMDA2000的標準化工作
採用各種速率增強技術以提高實際傳輸速率：
- CDMA2000 1x系統變爲CDMA2000 1xEV
- 之後分爲CDMA2000 1xEV-DO和CDMA2000 1xEV-DV
- WCDMA和TD-SCDMA系統用HSPA技術增強數據速率
- 後又演進出HSPA+
要求
- 非對稱性
- 激活時間短
- 峯值速率高
- 能夠更加有效地利用無線頻譜資源
- 增加系統的數據吞吐量
IMT-2000技術包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA
它們的增強型技術稱爲IMT-Advanced技術
後加入了WiMAX技術
第四代蜂窩移動通信系統（4G）
使用的技術包括
- 正交頻分複用OFDM技術
- 軟件無線電技術
- 智能天線技術
- 多輸入多輸出MIMO技術
- 基於IP的核心網
4G國際標準
- 源自WCDMA的FDD-LTE
- 我國主導的TD-LTE-Advanced，基於3GPP的LTE的技術的TDD部分
- 源自WiMAX的，基於IEEE 802.16m的技術
優勢
- 擴大網絡覆蓋，改建鏈路預算
- 提高頻譜效率
- 提高數據和VoIP容量
- 低時延和QoS增強
- 節省功耗
集羣的概念、方式，與語音通信的差別
定義
- 利用具有信道共用和動態分配等技術特點的集羣通信系統組成的集羣通信共網，爲多個部門、單位等集團用戶提供的專用指揮調度等通信業務——百度百科
- 從英文trunking或trunked意譯過來的，本意爲中繼或幹線，指系統所具有的全部信道都可爲系統的全體用戶共用，系統內的任意用戶想要和系統內另一用戶通話，只要有空閒信道，就可以在中心控制檯的控制下，利用空閒信道溝通聯絡，進行通話；可以理解爲自動共享若干個信道的多信道中繼（轉發）通信系統，與普通多信道共用的通信系統並無本質區別，是多個用戶共用一組無線電信道並動態地使用這些信道的專用移動通信系統，主要用於指揮調度通信
- Trunk communication或trunked radio即將一些諸多類別的稀疏容量的專業用戶集中起來構成一個共同有效利用同一無線信道，進行以指揮調度爲主體的多用途、高效能專用無線通信。
2和3的定義均來自參考文獻.
該類系統具有的可用的信道可爲系統的全體用戶共用，具有自動選擇信道功能，共享頻率資源，共擔建設費用，共用信道及服務的多用途，高效率的無線調度通信系統，是專用通信系統的高級發展階段
分類方式
按控制方式
- 集中控制式
- 分散控制式
按信令方式
- 共路信令
- 隨路信令方式
按通話佔用信道
- 信息集羣系統
- 傳輸集羣系統
按呼叫處理方式
- 有損失制系統
- 等待制系統
按信令佔用信道方式
- 固定式
- 搜索式
與蜂窩通信系統的區別
- 集羣通信 採用單工或半雙工方式來工作，兩用戶只佔一對頻率一個信道
- 蜂窩通信採用全雙工工作方式，兩用戶通話要佔兩對頻率兩個信道
故集羣的頻率利用率高
- 集羣通信採用信道動態分配方式
- 蜂窩通信採用信道固定分配方式
當兩者具有同樣的信道數時，在一個區域內集羣通信系統可容納更多的用戶
- 集羣通信大區、小區覆蓋
- 蜂窩通信小區、微小區甚至微微小區覆蓋
故集羣通信系統覆蓋範圍更大
- 集羣通信是無線用戶對無線用戶，包括調度臺，無線對有線是少量的；由於集羣通信系統作爲指揮調度系統，通話時間無法過長，並有限定的通話時間
- 蜂窩通信是無線與有線之間的通話，話務量較大、通話時間較長、對通話時間不限制
這 裏 是 分 界 線 1 號
- 集羣通信的用戶具有不同的優先等級和特殊功能，一呼百應
- 蜂窩通信的用戶是同級的，不具有特殊功能，一呼一應
這 裏 是 分 界 線 2 號
- 集羣通信的入網時間短，一般300-500毫秒
- 蜂窩通信的時間較長，通常爲幾秒
這 裏 是 分 界 線 3 號
- 集羣通信爲集團用戶服務
- 蜂窩通信爲個人用戶服務
衛星移動通信系統的特點，與地面蜂窩通信系統的差別
特點
- 通信範圍大
- 信道頻帶寬
- 通信容量大
- 電波傳輸穩定
- 通信質量好
- 不易受陸地災害影響
- 建設速度快
- 易於實現廣播和多址通信
- 電路和話務量可靈活調整
- 同一信道可用於不同方向和不同區域
缺點 - 造價昂貴
- 運行費用高
與蜂窩通信系統的區別 - 衛星覆蓋到鄉村，蜂窩覆蓋到城區
- 衛星比蜂窩多一個視頻業務類型
本文資料來自書籍《移動通信原理、技術與系統》第一篇、第一章
作者：沙學軍，吳宣利，何晨光
出版社：電子工業出版社
出版時間：2013-04