移动通信的基本概念

2015-3-21 19:33| 编辑:电工学习网| 查看: 20164| 评论: 0

　　移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交换的通信方式。包括固定点与移动体（车辆、船舶、飞机）之间、移动体之间、移动的人之间的通信，都属于移动通信的范畴。
　　移动通信涵义的关键点就在于“动中通”，它的突出特点是移动性，主要表现在终端的移动性、业务的移动性以及个人身份（如SIM卡）的移动性上。

图1 移动通信的范畴

　　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。移动通信和卫星通信、光纤通信一起被列为现代通信领域的三大新兴的通信技术手段。
　　1、移动通信的特点
　　移动通信与其他通信方式相比，主要有以下特点：
　　1、无线电波传播复杂
　　移动通信的频率范围：高频（VHF，30~300MHz）；特高频（UHF，300～3000MHz）内。这个频段的特点是：
　　①传播距离在视距范围内，通常为几十千米；
　　②天线短，抗干扰能力强；
　　③以地表面波、电离层反射波、直射波和散射波等方式传播，受地形地物影响很大。
　　④传播的途径不同，到达接收点时的幅度和相位都不一样，移动台在行进途中接收信号的电平起伏不定可能严重地影响通话质量。要求：在移动通信系统设计时，必须具有一定的抗衰落能力和储备。
　　⑤电磁波在传输过程中，受到建筑物的阻挡，信号只有少部分传送到接收地点，使接收信号的电平起伏变化，即产生阴影效应。
　　2、多普勒频移产生调制噪声
　　由于移动台的不断运动，当达到一定速度时，如超音速飞机，固定点接收到的载波频率将随运动速度v的不同，产生不同的频移，即产生多普勒效应，使接收点的信号场强振幅、相位随时间、地点而不断地变化。多普勒频移为：

式中 v为移动速度，λ为波长，α为入射波与移动台移动方向之间的夹角
　　说明：
　　多普勒频移与移动台运动的方向、速度以及无线电波入射方向之间的夹角有关：若移动台朝向入射波方向运动，则多普勒频移为正（接收信号频率上升）；反之若移动台背向入射波方向运动，则多普勒频移为负（接收信号频率下降）。
　　信号经过不同方向传播，其多径分量造成接收机信号的多普勒扩散，因而增加了信号带宽。工作频率越高，频移越大对信号传输的影响也越大。要求：为防止多普勒效应对通信系统的影响，对地面设备的接收机采用锁相技术（VCO）。
　　3、移动台受噪声的骚扰并在强干扰情况下工作。
　　互调干扰
　　两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而构成干扰；要求：移动通信设备必须具有良好的选择性。
　　邻道干扰
　　相邻或邻近的信道（或频道）之间，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰；要求：移动设备中使用自动功率控制电路（APC）。
　　同频干扰（蜂窝系统特有）
　　相同载频电台之间的干扰；要求：在组网时予以充分重视频率配置。
　　4、对移动台的要求高；
　　5、通道容量有限；
　　6、通信系统复杂。
　　用户经常移动，与BS无固定联系；要求：采用跟踪交换技术、位置登记、越区切换、漫游等技术。
　　2、移动通信的组网理论
　　1、无线蜂窝式小区覆盖和小功率发射
　　蜂窝式组网放弃了点对点传输和广播覆盖模式，将一个移动通信服务区划分成许多以正六边形为基本几何图形的覆盖区域，称为蜂窝小区。
　　基本的小区类型有：
　　超小区：小区半径r>20km，适于人口稀少的农村地区。
　　宏小区：小区半径r＝1～20km，适于高速公路和人口稠密的地区。
　　微小区：小区半径r＝0.1～1km，适于城市繁华区段。
　　微微小区：小区半径r<0.1km，适于办公室、家庭等移动应用环境。
　　2、频率覆盖
　　蜂窝系统的基站工作频率，由于传播损耗提供足够的隔离度，在相隔一定距离的另一个基站可以重复使用同一组工作频率，称为频率复用。
　　3、多信道共用和越区切换
　　多信道共用技术利用信道占用的间断性，使许多用户能够任意地、合理地选择信道，以提高信道的使用效率，这与市话用户共同享有中继线相类似。
　　4、无线通信优势与有线网络优势的理想互联
　　移动信息通过基站和移动业务交换中心进入公众电信网或其他移动网，实现移动用户与市话用户、移动用户与移动用户，以及移动用户与长途用户之间的通信。
　　3、移动通信系统的组成
　　移动通信系统是移动体之间、移动体和固定用户之间，以及固定用户与移动体之间，能够建立许多信息传输通道的通信系统。

图4示出了典型的蜂窝移动通信系统

　　移动通信无线服务区由许多正六边形小区覆盖而成，呈蜂窝状，通过接口与公众通信网（PSTN、PSDN）互联。移动通信系统包括移动交换子系统（SS）、操作维护管理子系（OMS）和基站子系统BSS(通常包括移动台(MS))，是一个完整的信息传输实体。
　　移动通信中建立一个呼叫是由BSS和SS共同完成的；BSS提供并管理MS和SS之间的无线传输通道，SS负责呼叫控制功能，所有的呼叫都是经由SS建立连接的；OMS负责管理控制整个移动网。
　　MS也是一个子系统。它实际上是由移动终端设备和用户数据两部分组成的，移动终端设备称为移动设备；用户数据存放在一个与移动设备可分离的数据模块中，此数据模块称为用户识别卡（SIM）。

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