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移动通信技术基础

2010年2月26日 / 79次阅读
移动通信技术

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移动通信的发展十分迅速,特别是蜂窝移动通信在世界各国都得到了惊人的发展,从第一代的模拟蜂窝移动通信到第二代的数字蜂窝移动通信也不过10年时间。在90年代初数字蜂窝移动通信系统投入运营后,数字蜂窝系统正逐渐取代模拟蜂窝系统。除陆地上的地面数字蜂窝移动通信外,卫星移动通信系统也将在世纪之交投入运行,并将形成覆盖全球的移动通信网。

移动通信技术基本概念

移动通信是指移动体之间或者移动体与固定体之间的通信。例如运动中的人、汽车、轮船、飞机等移动体间的通信,分别构成陆地移动通信、海上移动通信和空中移动通信。移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。

移动体之间通信联系的传输手段只能依靠无线电通信。因此,无线通信是移动通信的基础,而无线通信技术的发展将推动移动通信的发展。当移动体与固定体间通信联系时,除依靠无线通信技术外,还依赖于有线通信网络技术,例如公用电话交换网(Public Switched Telephone Network,,PSTN)、公共数据网(Public Data Network,PDN)和综合业务数字网(Integrated Services Digital Network,ISDN)。现代通信技术进步和发展基于微电子学的发展,特别是微型电子计算机(微处理器)、大规模和超大规模集成电路、数字信号处理器和专用集成芯片等,为通信设备的数字化和小型化,为通信服务的综合化奠定了基础。

现代通信由模拟方式转向数字方式,这一发展潮流使移动通信也从模拟移动通信转向数字移动通信。因此,现代移动通信又是建立在数字信号的产生、处理、传输、交换技术基础之上的。移动通信从最初的单电台间的对讲方式,发展到系统和网络方式,可见现代移动通信又是建立在现在网络管理技术基础上的。综上,我们得出结论:现代移动通信是融汇了当代电子技术、计算机技术、无线通信、有线通信和网络技术的产物。

移动通信技术的发展历史

早在1897年马可尼(Marconi)就是在移动体与固定体之间进行并完成无线通信实验的。因此,无线通信诞生之日即是移动通信产生之时。但是,真正的移动通信技术的发展应从20世纪20年代开始。其代表是美国供警察使用的车载无线电系统,它是工作在2 MHz的专用移动通信系统,不能与公众网相联接。20世纪40年代开始了建立公用移动通信系统阶段。美国首先建立了世界第一个公用汽车电话网,可实现人工交换与公众电话网的自动拨号接续,并且开拓了150 MHz和450 MHz工作频段。从而形成了移动通信的无线传输、信道管理及移动交换的基本技术。

在80年代和90年代初期,是模拟蜂窝移动通信系统大发展的时期,1989年全世界78个国家和地区的移动用户已有800万,1991年全世界的移动用户达到了1400万,到1993年超过了2500万,其中美国的移动用户就有上千万户。

随着通信数字化的进展和市场对移动通信容量的巨大需求,自20世纪80年代中期以来,蜂窝移动通信从第一代的模拟蜂窝移动通信系统发展到第二代的数字蜂窝移动通信系统。早在80年代初,欧洲各国为建立一个全欧统一的数字蜂窝移动通信系统,1982年欧洲邮电主管部门会议(Conference Europe of Post and Telecommunications,CEPT)设立了移动通信特别小组,开始了泛欧蜂窝移动通信系统制式标准的研究。1988年提出了主要建议和投标方案。1992年以时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)为多址方式的泛欧数字蜂窝移动通信系统(Global System for Mobile Communications,GSM)体制的移动通信系统开始投入商用,到1994年底,欧洲已有200万移动用户。GSM体制的通信网遍布全欧,并向全世界扩展。GSM体制的工作频段原定为900MHz,由于英国政府1989年发放许可证建立的个人通信网(Personal Communications Network,PCN)是工作在1800MHz频段的1500MHz带宽并采用GSM标准,将GSM推广到了新的频段。现称此系统为数字蜂窝系统1800(Digital Cellular System at 1800MHz,DCS1800)。

GSM制式的通信系统可以分为三个子系统:交换子系统(Mobile Switch System,MSS)、基站子系统(Base Station System,BSS)及操作维护子系统OAM。

基站子系统:基站子系统BSS在GSM网络的固定部分和移动终端之间提供中继,一方面BSS通过无线接口直接与移动台实现通信连接,另一方面BSS又连接到网络端的移动交换机。BSS可分为与移动台相连的基站收发信台(Base Transceiver Station,BTS)和与交换机相连的基站控制器(Base Station Controller,BSC)两部分。

GSM移动通信网结构

GSM移动通信网结构

美国在数字蜂窝移动通信的起步较欧洲迟缓,而且美国提出的数字蜂窝移动通信体制都是模数兼容的双模体制。例如,在1990年蜂窝电话工业协会和电信工业协会批准的中期标准54(IS-54)即为双模体制。

日本数字蜂窝系统步美国后尘,所制定的标准称为RCR STD-27B,其技术指标与美国的IS-54相近,虽然是TDMA多址方式的,但数模不兼容。

除上述欧、美、日三种体制外,尚未有其他国家提出任何新的体制方案。目前国际通信组织的工作主要放在第三乃至第四代的移动通信系统,即未来公共陆地移动通信系统的标准建议方面。

未来的移动通信将是覆盖全球的系统,并且服务到个人,即进入所谓的个人通信时代。

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云上小悟 麦新杰(QQ:1093023102)

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