第二节　移动通信的基本概念

移动通信，顾名思义其最本质的特色是“移动”二字，就是说这类通信不是传统静态的固定式通信，而是动态的移动式通信。移动通信是通信领域中最具活力、最具发展前途的一种通信方式。它是当今信息社会中最具个性化特征的通信手段。它的发展与普及改变了社会，也改变了人类的生活方式，让人们领悟到现代化与信息化的气息。人类社会已进入了信息时代，人们迫切要求采用现代化的科学技术实现信息的快速及时传递。人们（Whoever）越来越希望能在任何时候（Whenever）、任何地点（Wherever）都能方便地与任何人（Whomever）交换任何信息（Whatever），这五个任何简称为“5W”，即个人通信。移动通信的发展为个人通信的实现提供了条件和可能。本节主要介绍移动通信的概念、分类、特点、工作方式及系统基本组成。

一、移动通信的定义和分类

移动通信是指通信双方或至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式。例如，移动体（车辆、船舶、飞机）与固定点之间的通信，或活动的人与固定点、人与人及人与移动体之间的通信等。

移动通信使人们更有效地利用时间，这是它快速发展的原因之一。由于各种新技术的应用，移动通信成为现代通信网中一种不可缺少的手段，是用户随时随地快速可靠地进行多种形式信息（语音、数据等）交换的理想方式。

移动通信有多种工作方式，可以双向工作，如集群移动通信、无绳电话通信和蜂窝移动电话通信；也有部分移动系统的工作是单向的，如无线寻呼系统。

移动通信系统的类型很多，可按不同方法进行分类：

（1）按使用对象分：军用、民用移动通信系统。

（2）按用途和区域分：陆上、海上、空中移动通信系统。

（3）按经营方式分：专用移动通信系统、公用移动通信系统。

（4）按信号性质分：模拟制、数字制移动通信系统。

（5）按无线频段工作方式分：单工、半双工、双工制移动通信系统。

（6）按网络形式分：单区制、多区制、蜂窝制移动通信系统。

（7）按多址方式分：FDMA、TDMA、CDMA移动通信系统。

二、移动通信的特点

移动通信可应用于任何条件下，一般用在有线不可及的情况。移动通信与有线通信相比较有以下几个不同特点：

（1）传播的开放性

一切无线信道都是基于电磁波在空间的传播来实现开放式信息传输的，它不同于固定的有线通信，是基于全封闭式的传输线来实现信息传输的。

（2）接收环境的复杂性

是指接收点地理环境的复杂性与多样性。一般可将接收点地理环境划分为下列3类典型区域：高楼林立的城市繁华区；以一般性建筑物为主体的近郊区；以山丘、湖泊、平原为主的农村及远郊区。

（3）通信用户的随机移动性

移动通信主要包含下列3种类型：准静态的室内用户通信、慢速步行用户通信和高速车载用户通信。由于移动台在通信区域内是随机运动的，而其发射机在不通话时，又处于关闭状态，因此，它与基站间无固定联系。为实现可靠有效的通信，要求移动通信设备必须具有位置登记、越区切换及漫游访问等跟踪交换技术。

（4）移动通信是有线、无线相结合的通信方式

移动通信把无线通信技术、有线传输技术和计算机通信技术等有机地结合在一起，为用户提供一个较为理想、完善的现代通信网。移动台由用户直接操作，因此，移动台必须体积要小、重量要轻、操作使用要简便安全，另外，其成本要低。

（5）电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落

陆地上，移动体往来于建筑群或障碍物之中，其接收信号的强度，是由直射波和反射波叠加而成的，如图3-1所示。

这些电波虽然都是从一个天线辐射出来的，但由于传播的途径不同，到达接收点时的幅度和相位都不一样，而移动台又在移动，因此，移动台在不同位置时，其接收到的信号合成后的强度是不同的。这将造成移动台在行进途中接收信号的电平起伏不定，最大的可相差30dB以上，这种现象通常称为多径衰落，它严重地影响着通信质量。因为移动通信的一方或双方在运动中，位置经常变动，要保证一定等级的通信质量，就要求在进行移动通信系统的设计时，必须具有一定的抗衰落的能力和储备。

（6）强干扰条件下工作

通信质量的好坏不仅取决于设备性能，还与外部的噪声与干扰有关。发射功率再高，当噪声和干扰很大时，信号也会被淹没而使系统无法正常工作。

对于移动通信系统来说，其主要噪声来源是人为噪声（如汽车的点火噪声等）。为保证通信质量，除选择抗干扰性强的调制方式（调频或调相）外，移动通信设备还必须有足够的抗人为噪声的能力及储备。

移动通信系统的主要干扰有互调干扰、邻道干扰和同频干扰。

①互调干扰主要是由设备中器件的非线性引起的。如接收机的混频部分，当输入回路的选择性不好时，就会使不少干扰信号随有用信号一起进入混频级，最终形成对有用信号的干扰。因此，要求移动通信设备必须具有良好的选择性。

②邻道干扰是指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，如图3-2所示。用户MSA占用了K信道，用户MSB使用（K±1）信道，本来它们之间不应存在干扰问题，但当一个距基站（BS）很远（如用户MSA），而另一个却很近时（如用户MSB），由于信道间隔有限，就会出现基站接收信号中（K±1）信道的强信号干扰K信道弱信号的现象，我们把这种情形称为邻道干扰。为解决这个问题，在移动通信设备中，使用了自动功率控制电路。当移动台靠近基站时，发射功率根据所接收到的基站发来的功率控制信号自动降低，而远离基站时，功率自动升高。

③同频干扰是指相同载频电台之间的干扰。它是蜂窝式移动通信所特有的，因为蜂窝移动通信系统不同的小区可使用相同的频率。为解决同频干扰问题，要求移动通信系统在组网时，必须予以充分的重视。

（7）存在盲区

当移动台进入某些特定区域时，会因电波被吸收或被反射而接收不到信息，这一区域称为盲区。在网络规划、设置基站时必须予以充分的考虑。

三、移动通信的工作方式

移动通信与固定通信一样，按照通话的状态、频率和使用方法可分为三种工作方式：单工、半双工和（全）双工。

（1）单工方式

单工方式又可分为同频单工和异频单工，适用于用户少、专业性强的移动通信系统使用。

同频单工指通信的双方使用相同的频率工作。在图3-3中，当A方与B方的发射机、接收机均使用f1频率时，即为同频单工方式。同频单工操作采用“按—讲”方式，在某一时刻一方在发话时，另一方只能收听；平时双方的接收机均处于守听状态。如果A方需要发话，可按下“按—讲”开关，关掉接收机将开关K拨至发射机，使其发射机工作，这时由于B方仍处于守听状态，即可实现由A方到B方的通话。在这种方式中，同一电台的发射和接收是交替工作的，故收发信机可使用同一副天线，而不需要使用天线共用器。这种方式，设备简单，功耗小，但操作不便，如果配合不恰当，会出现通话断续。此外，若在同一地区有多个电台使用相同的频率，相距较近的电台之间将会产生严重的干扰。

异频单工指通信双方使用两个频率工作。在图3-3中，当A方发射机与B方接收机使用频率f1，而B方发射机与A方接收机使用频率f2时，即为异频单工。异频单工操作仍为“按—讲”方式。同一电台的发射机和接收机也是交替工作的，只是收发各用一个频率，其优缺点与同频单工类似。

（2）半双工方式

半双工方式指通信双方中有一方（如A方）使用双工方式，即收发信机同时工作，而且使用两个不同的频率；而另一方（如B方）则采用异频单工方式，即收发信机交替工作，如图3-4所示。平时B方处于守听状态，仅在发话时才按下“按—讲”开关，切断收信机使发信机工作。它的优点是设备简单，功耗小，克服通话断续的现象，但操作仍不便。所以半双工制主要用于专业移动通信系统中，例如，汽车调度等。

（3）双工方式

双工方式指通信双方的收发信机均同时工作，即任一方在发话的同时，也能收听到对方的语音，无需“按—讲”，与普通市内电话的使用情况类似，操作方便。双工工作方式如图3-5所示。

在采用双工方式通信时，同普通有线电话很相似，使用方便。但不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大，这一点对以电池为能源的移动台是不利的。为此，要求移动台接收机始终保持在工作状态，而令发射机仅在发话时才工作。这样构成的系统称为准双工系统，也可以和双工系统兼容。这种准双工系统目前在移动通信系统中获得了广泛的应用。

四、移动通信系统的组成

移动通信系统一般由移动台（MS）、基站（BS）、移动业务交换中心（MSC）及与市话网（PSTN）相连接的中继线等组成，图3-6给出了组成一个移动通信系统的最基本的结构。

基站与移动台都设有收、发信机和天馈线等设备。每个基站都有一个可靠通信的服务范围，称为无线小区。无线小区的大小，主要由发射功率和基站天线的高度决定，基站天线越高，发射功率越大，则无线覆盖区也越大。移动业务交换中心主要用来处理信息的交换和整个系统的集中控制管理。

大容量移动通信系统可以由多个基站构成一个移动通信网，通过BS和MSC就可以实现在整个服务区内任意两个移动用户之间的通信；也可以经过中继线与市话局连接，实现移动用户和市话用户之间的通信，从而构成一个有线、无线相结合的移动通信系统。但是，移动用户间不能直接进行通信，必须通过BS和MSC转接。