移動(dòng)通信系指通信雙方或至少一方是處于移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。包括固定點(diǎn)與移動(dòng)體(車輛、船舶、飛機(jī))之間、移動(dòng)體之間、移動(dòng)的人之間的通信,都屬于移動(dòng)通信的范疇 。
移動(dòng)通信涵義的關(guān)鍵點(diǎn)就在于“動(dòng)中通”,它的突出特點(diǎn)是移動(dòng)性,主要表現(xiàn)在終端的移動(dòng)性、業(yè)務(wù)的移動(dòng)性以及個(gè)人身份(如sim卡)的移動(dòng)性上。圖1 移動(dòng)通信的范疇
移動(dòng)通信系統(tǒng)包括無繩電話、無線尋呼、陸地蜂窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信等。移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信、光纖通信一起被列為現(xiàn)代通信領(lǐng)域的三大新興的通信技術(shù)手段。
1、移動(dòng)通信的特點(diǎn)
移動(dòng)通信與其他通信方式相比,主要有以下特點(diǎn):
1、無線電波傳播復(fù)雜
移動(dòng)通信的頻率范圍: 高頻(vhf,30~300mhz); 特高頻(uhf,300~3000mhz)內(nèi)。這個(gè)頻段的特點(diǎn)是:
①傳播距離在視距范圍內(nèi),通常為幾十千米;
②天線短,抗干擾能力強(qiáng);
③以地表面波、電離層反射波、直射波和散射波等 方式傳播,受地形地物影響很大。
④傳播的途徑不同,到達(dá)接收點(diǎn)時(shí)的幅度和相位都不一樣,移動(dòng)臺(tái)在行進(jìn)途中接收信號(hào)的電平起伏不定可能嚴(yán)重地影響通話質(zhì)量。要求:在移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),必須具有一定的抗衰落能力和儲(chǔ)備。
⑤電磁波在傳輸過程中,受到建筑物的阻擋,信號(hào)只有少部分傳送到接收地點(diǎn),使接收信號(hào)的電平起伏變化,即產(chǎn)生陰影效應(yīng)。
2、多普勒頻移產(chǎn)生調(diào)制噪聲
由于移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng),當(dāng)達(dá)到一定速度時(shí),如超音速飛機(jī),固定點(diǎn)接收到的載波頻率將隨運(yùn)動(dòng)速度v的不同,產(chǎn)生不同的頻移,即產(chǎn)生多普勒效應(yīng),使接收點(diǎn)的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)振幅、相位隨時(shí)間、地點(diǎn)而不斷地變化。多普勒頻移為:
式中 v為移動(dòng)速度,λ為波長(zhǎng),α為入射波與移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)方向之間的夾角
說明:
多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的方向、速度以及無線電波入射方向之間的夾角有關(guān):若移動(dòng)臺(tái)朝向入射波方向運(yùn)動(dòng),則多普勒頻移為正(接收信號(hào)頻率上升);反之若移動(dòng)臺(tái)背向入射波方向運(yùn)動(dòng),則多普勒頻移為負(fù)(接收信號(hào)頻率下降)。
信號(hào)經(jīng)過不同方向傳播,其多徑分量造成接收機(jī)信號(hào)的多普勒擴(kuò)散,因而增加了信號(hào)帶寬。工作頻率越高,頻移越大對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸苍酱?。要求:為防止多普勒效?yīng)對(duì)通信系統(tǒng)的影響,對(duì)地面設(shè)備的接收機(jī)采用鎖相技術(shù)(vco)。
3、移動(dòng)臺(tái)受噪聲的騷擾并在強(qiáng)干擾情況下工作。
互調(diào)干擾
兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)作用在通信設(shè)備的非線性器件上,產(chǎn)生同有用信號(hào)頻率相近的組合頻率,從而構(gòu)成干擾;要求:移動(dòng)通信設(shè)備必須具有良好的選擇性。
鄰道干擾
相鄰或鄰近的信道(或頻道)之間,由于一個(gè)強(qiáng)信號(hào)串?dāng)_弱信號(hào)而造成的干擾;要求:移動(dòng)設(shè)備中使用自動(dòng)功率控制電路(apc)。
同頻干擾(蜂窩系統(tǒng)特有)
相同載頻電臺(tái)之間的干擾;要求:在組網(wǎng)時(shí)予以充分重視頻率配置。
4、 對(duì)移動(dòng)臺(tái)的要求高;
5、通道容量有限;
6、通信系統(tǒng)復(fù)雜。
用戶經(jīng)常移動(dòng),與bs無固定聯(lián)系;要求:采用跟蹤交換技術(shù)、位置登記、越區(qū)切換、漫游等技術(shù)。
2、移動(dòng)通信的組網(wǎng)理論
1、無線蜂窩式小區(qū)覆蓋和小功率發(fā)射
蜂窩式組網(wǎng)放棄了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和廣播覆蓋模式,將一個(gè)移動(dòng)通信服務(wù)區(qū)劃分成許多以正六邊形為基本幾何圖形的覆蓋區(qū)域,稱為蜂窩小區(qū)。
基本的小區(qū)類型有:
超小區(qū):小區(qū)半徑r>20km,適于人口稀少的農(nóng)村地區(qū)。
宏小區(qū):小區(qū)半徑r=1~20km,適于高速公路和人口稠密的地區(qū)。
微小區(qū):小區(qū)半徑r=0.1~1km,適于城市繁華區(qū)段。
微微小區(qū):小區(qū)半徑r<0.1km,適于辦公室、家庭等移動(dòng)應(yīng)用環(huán)境。
2、頻率覆蓋
蜂窩系統(tǒng)的基站工作頻率,由于傳播損耗提供足夠的隔離度,在相隔一定距離的另一個(gè)基站可以重復(fù)使用同一組工作頻率,稱為頻率復(fù)用。
3、多信道共用和越區(qū)切換
多信道共用技術(shù)利用信道占用的間斷性,使許多用戶能夠任意地、合理地選擇信道,以提高信道的使用效率,這與市話用戶共同享有中繼線相類似。
4、無線通信優(yōu)勢(shì)與有線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)的理想互聯(lián)
移動(dòng)信息通過基站和移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心進(jìn)入公眾電信網(wǎng)或其他移動(dòng)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與市話用戶、移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶,以及移動(dòng)用戶與長(zhǎng)途用戶之間的通信。
3、移動(dòng)通信系統(tǒng)的組成
移動(dòng)通信系統(tǒng)是移動(dòng)體之間、移動(dòng)體和固定用戶之間,以及固定用戶與移動(dòng)體之間,能夠建立許多信息傳輸通道的通信系統(tǒng)。
圖4示出了典型的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)
移動(dòng)通信無線服務(wù)區(qū)由許多正六邊形小區(qū)覆蓋而成,呈蜂窩狀,通過接口與公眾通信網(wǎng)(pstn、psdn)互聯(lián)。移動(dòng)通信系統(tǒng)包括移動(dòng)交換子系統(tǒng)(ss)、操作維護(hù)管理子系(oms)和基站子系統(tǒng)bss(通常包括移動(dòng)臺(tái)(ms)),是一個(gè)完整的信息傳輸實(shí)體。
移動(dòng)通信中建立一個(gè)呼叫是由bss和ss共同完成的;bss提供并管理ms和ss之間的無線傳輸通道,ss負(fù)責(zé)呼叫控制功能,所有的呼叫都是經(jīng)由ss建立連接的;oms負(fù)責(zé)管理控制整個(gè)移動(dòng)網(wǎng)。
ms也是一個(gè)子系統(tǒng)。它實(shí)際上是由移動(dòng)終端設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)兩部分組成的,移動(dòng)終端設(shè)備稱為移動(dòng)設(shè)備;用戶數(shù)據(jù)存放在一個(gè)與移動(dòng)設(shè)備可分離的數(shù)據(jù)模塊中,此數(shù)據(jù)模塊稱為用戶識(shí)別卡(sim)。