第二章 移动通信系统及CDMA系统特点和简介

第二章移动通信系统简介

2.1移动通信系统概述

在最近的30年里，移动通信事业的发展速度远远超过了人们的预测，移动通信系统经历了从第一代模拟蜂窝频分多址到第二代数字式时分多址和码分多址的过度。现在以支持高速数据传输的3G第三代移动通信正在蓬勃兴起，它主要采用的是码分多址技术，其中就包含CDMA2000技术，WCDMA技术和TD-SCDMA技术。

2.2 移动通信的特点

移动通信是有线通信的延伸，与有线通信相比具有以下的特点：

1.终端用户的移动性

移动通信的主要特点在于用户的移动性，需要随时知道用户当前位置，以完成呼叫、接收等功能；用户通话时候的移动性还涉及到了频道的切换问题等。

2.无线接入方式

移动用户与基站系统之间采用无线接入方式，频率资源的有限性、用户与基站系统之间信号的干扰（建筑物的影响、频率的利用、信号的衰减等）、信息的安全保护。

3.漫游功能

移动通信网之间的自动漫游，移动通信网与其他网络的互通，包括与公用电话网、综合业务数字网、数据网、专网等之间互通，各种业务功能的实现（电话业务、数据业务、短消息业务、智能业务等）。

2.3移动通信系统的工作方式

移动通信的工作方式可据通信时频道的使用方式不同分为单工、半双工和双工等三种制式。

1.单工制

单工制是通信双方利用按键控制收信和发信的一种方式，任一时刻用户只能处于发信或收信状态。当A方发话时，先按下“收发控制按钮”（简称PTT），这时A方发信机处于发射状态，B方则应松开PTT处于接收状态才能收信。B方回答时，则应B方按下PTT、A方松开PTT，B方才能发话，A方才能收听。

单工制又分同频单工和异频单工两种。通信双方收发使用同一频率的称为同频单工；收发使用不同频率的称为异频单工。单工制通信方式如图1.1所示。

送受话机

电台甲送受话机电台乙（括号中为异频单工）

图2.1 单工制通信方式

2.双工制

双工制是通信双方均可同时收发的工作方式，即任一方在发话的同时仍能收听对方的方式，它不必按键发话，象普通电话一样使用方便。大多数双工制系统收发使用相隔足够距离的不同频率工作，称为频分双工（FDD ），如图1.2所示。模拟蜂窝移动通信系统、

GSM 及CDMA 数字蜂窝移动通信系统等都采用了频分双工体制。

送话器受话器

基站移动台

图2.2 双工制通信方式

双工制的最大优点是使用方便，很适合用于公用移动电话系统中，当然也能用于专用移动通信。双工制除了可采用上述的异频双工方式外，

还可用同频双工方式，即时分双工方式（TDD ）。此时收发虽同频工作但是收信和发信在不同的时隙内进行，避免了收发之间的干扰，这样，不必采用天线共用器就可实现收发天线的共用。同时因上下行链路使用相同的频率，其衰落特性完全相同，因而容易通过接收信号的强度调整发射信号功率，实现较精确的开环功率控制。但时分双工的技术较复杂。这种时分双工方式已广泛使用于数字蜂窝系统（如TD-SCDMA ）和新一代无绳电话（DECT

）中。

3.半双工制

半双工制是指基地台采用双工方式即收发信机同时工作，而移动台仍采用按键发话的异频单工制工作，如图1.3所示。

送受话机移动台基站

图2.3 半双工制通信方式

半双工制的优点是：

①移动台采用单工制，耗电省、设备简单、成本低廉；

②收发异频，受邻近电台干扰较少；

③采用半双工制的有无线通信网由于基地台是收发同时工作的，有无线转接时不需要声控开关控制基地台的收发，转接效果较好；

④移动用户之间可以通过基地台转信进行互相通信，通信距离较远。

缺点是：①移动台仍需通过按键控制电台的收发，使用仍不是很方便；

②在该方式下，由于基地台收信和发信同时进行，故必须有良好的隔离措施，以防止发射机对接收机的干扰，通常要求f1和f2之间应有足够大的频距，收发天线共用时则天线共用器应具有足够的隔离度。目前集群移动通信系统大多采用这种工作方式。

2.4移动通信系统的多址方式

移动通信系统中的多址方式主要可以分为三种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。

1.频分多址（FDMA）

频分多址系统是基于频率划分信道，把可以使用的总额段划分为若干占用较小宽带的频道，这些频道在频域上互不重叠，每个频道就是一个通信信道。系统为每个用户指定特定的信道，在呼叫的整个过程里，其他用户不能共用同个信道。FDMA的特点就是技术较成熟、稳定、容易实现并且成本比较低。它主要的缺点就是频谱利用率比较低，每个用户（远端站）都要占用一定的频带，如果是空中的频宽资源有限的情况下，FDMA系统组织多扇区基站会遇到困难。单纯采用FDMA 作为多址接入方式现在已经很少见了，现在的实用系统多采用的是TDMA方式或者FDMA+TDMA方式。

2.时分多址（TDMA）

时分多址（TDMA）把时间分割成互不重叠的时帧，再将帧分割成互不重叠的信道与用户具有一一对应关系，依据信道区分来自不同地址的用户信号，来完成多址连接。

TDMA的频谱利用率相对FDMA要高，在宽带无线接入领域中被广泛的采用。TDMA较FDMA具有较强的通信质量，保密性较好，系统容量大等优点，但它必须有精确的定时和同步以保证移动终端和基站间的正常通信，技术上来说比较复杂。

3.码分多址（CDMA）

码分多址（CDMA）是一种采用扩展频谱的数字通信技术。CDMA通信系统中，不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或者信道不同来区分的，而是用各自不同的编码序列来区分的，或者说是靠信号的不同波形来区分的。如果从频域或者时域来观察，多个CDMA信号是互相重叠的。接收机用相关器可以在多个CDMA 信号中选出其中使用预定码型的信号。其他使用不同码型的信号因为和接收机本地产生的码型不同而不能被调解。

CDMA通信系统具有频谱利用率高、语音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点，可以大量减少投资和降低运营成本。CDMA 技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。