行動通訊概述（一）

一、行動通訊的定義

行動通訊： 是通訊雙方至少有一方是在運動中（或臨時禁止狀態）實現通訊的通訊方式，採用的頻段遍及低頻、中頻、高頻、甚高頻和特高頻。

• 行動通訊：包括海、陸、空行動通訊。（eg: 固定體與移動體之間、移動體與移動體之間的資訊交換）

• 固定體：固定無線電臺、有線使用者等；

• 移動體：人、汽車、火車、輪船、飛機、收音機等；

• 固定體與移動體之間通訊，除了要依賴“無線通訊技術”外，還要依賴“有線通訊技術”，如：公用電話網PSTN、公用資料網PDN和綜合業務數字網ISDN等。

• 移動體與移動體之間通訊，必須依靠“無線通訊技術”。

• 資訊交換：不僅指雙方的通話，還包括資料、電子郵件、傳真、影像等通訊業務。

二、行動通訊的特點

行動通訊主要有以下幾個特點：

• 移動性

• 電波傳播條件複雜

• 噪聲和干擾嚴重

• 系統和網路結構複雜

• 要求頻帶利用率高、移動裝置效能好

三、行動通訊發展概況

第一階段： 20世紀20年代至40年代初期為早期發展階段。在此期間，首先在短波幾個頻段上開發出“專用行動通訊系統”，其代表是美國底特律市警察使用的車載無線電系統。


第二階段： 20世紀40年代中期至60年代初期。在此期間，“公用行動通訊業務”問世。


第三階段： 20世紀60年代中期至70年代中期。美國推出了“改進型行動電話系統IMTS”，使用150MHz頻段，採用大區制、中小容量，實現了無線頻道自動選擇並能夠自動接續到公用電話網。


第四階段： 20世紀70年代中期至80年代中期是行動通訊蓬勃發展時期。1978年底，美國貝爾實驗室研製成功先進行動電話系統AMPS，建立了“蜂窩狀行動通訊網”，大大提高了系統容量。隨之，蜂窩網在多個國家或地區緊接著投入使用。


第五階段： 20世紀80年代中期至90年代初期是數字行動通訊系統發展和成熟時期。以AMPS和TACS為代表的第一代蜂窩行動通訊網是模擬系統。


第六階段： 從20世紀90年代中期至21世紀初。圍繞對第三代行動通訊進行的大量討論，1996年底國際電信聯盟ITU確定了“第三代行動通訊系統”的基本框架，當時稱為未來公眾陸地行動通訊系統FPLMTS,1996年更名為 IMT-2000 (International Mobile Telecommunication - 2000),意即該系統在2000年左右投入商用，工作在2000MHz頻段 ，最高業務速率可達2000kbit/s, 主要體制有WCDMA(Wideband CDMA, 寬頻分碼多重進接)、CDMA2000和TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CDMA, 時分同步分碼多重進接)。

四、行動通訊三大無線介面標準

在第三代行動通訊網路中，國際電聯確定的三大無線介面標準是：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。

• WCDMA標準： 起源於“歐洲、日本”，該標準支持者有：歐洲、日本、韓國、美國AT&T移動業務分公司、中國聯通等。

• CDMA2000標準： 主要由“美國高通北美公司”主導提出，該標準支持者有：日本、韓國、北美、中國電信等。

• TD-SCDMA標準： 是由“中國移動”第一次提出並在此無線傳輸技術RTT的基礎上與國際合作，完成了TD-SCDMA標準，稱為CDMATDD標準中的一員，這標誌著中國在行動通訊領域已經進入世界領先之列。

五、行動通訊的分類

1）按多址方式 可分為以下四種型別：

• 分頻多重進接 FDMA

• 分時多重進接 TDMA

• 分碼多重進接 CDMA

• 分空間多重進接 SDMA
  
  

2）按工作方式可分為以下三種型別：

• 單工方式

• 雙工方式

• 半雙工方式

六、行動通訊的工作方式

1. 單工通訊

單工通訊： 是指通訊雙方電臺交替地進行收信和發信。單工通訊是單向傳輸的，通常用於“點到點通訊。”（eg: 收音機）

• 根據“收發頻率的不同”，可分為“同頻單工”和“異頻單工”。

• 同頻單工通訊： 指通訊雙方使用相同的頻率工作，傳送時不接收，接收時不傳送。

• 異頻單工通訊： 指收發信機使用兩個不同頻率分別進行傳送和接收。

2. 雙工通訊

雙工通訊： 是指通訊雙方可以同時進行訊息傳輸的工作方式，亦稱“全雙工通訊”。（eg: 電話）

• 雙工通訊可分為“頻分雙工 FDD”和“時分雙工 TDD”。

• 頻分雙工（FDD）： 需要兩個獨立的通道，一個通道用來向上傳送資訊，一個通道用來向下傳送資訊，收和發可使用不同頻率同時進行資料的傳輸。

• 時分雙工（TDD）： 只需要一個通道，無論是接收訊號還是傳送訊號都採用同一個通道，時分雙工在傳遞資訊時，是在同一頻率通道的不同時隙進行的，彼此之間採用一定的保證時間予以分離，所以收和發訊號並不是嚴格意義上的同時進行。

3. 半雙工通訊

半雙工通訊： 是指“移動臺”採用“單工”方式，“基站”採用“雙工”方式，該方式主要用於解決雙工方式耗電大的問題，半雙工通訊主要起一個“排程”作用。（eg: 對講機）

七、行動通訊採用的基本技術

1. 行動通訊的基本技術

行動通訊的基本技術主要包括以下幾個：

• 調製技術

• 電波傳播技術

• 多址技術

• 抗干擾技術

• 組網技術等

2. 數字調製技術的主要要求

對數字調製技術的主要要求有以下四點：

1）已調訊號的頻譜窄和帶外衰減快；
2）易於採用相干或非相干解調；
3）抗噪聲和抗干擾的能力強；
4）適宜在衰落通道中傳輸。

3. 數字調製的基本型別

數字調製的基本型別可分為：

• 振幅鍵控 ASK (幅移鍵控)

• 頻移鍵控 FSK

• 相移鍵控 PSK

4. 常用的兩種數字解調技術

常用的兩種數字解調技術：
1）線性調製技術： 包括相移鍵控PSK、四相相移鍵控QPSK、差分相移鍵控DQPSK、交錯四相相移鍵控OQPSK、Π/4 - DQPSK和多電平PSK等，線性調製技術會增大移動裝置的製造難度和成本，但是可獲得較高的頻譜利用率。
2）恆定包絡調製技術（連續相位調製技術）：包括最小頻移鍵控MSK、高斯濾波最小頻移鍵控GMSK、高斯頻移鍵控GFSK和平滑調頻TFM等，恆定包絡調製技術的優點是“已調訊號具有相對窄的功率譜和對放大裝置沒有線性要求”，不足之處是“其頻譜利用率通常低於線性調製技術”。

八、GSM系統的網路介面

GSM系統的名稱及介面：

• MS: 移動臺

• BTS: 基站收發信臺

• BSC： 基站控制檯

• MSC： 移動業務交換中心

• VLR： 訪問位置暫存器

• HLR： 歸屬位置暫存器

• EIR: 接入終端裝置識別碼

• PSTN： 公用電話交換網

• PDN： 公用資料網

• ISDN： 綜合業務數字網

• BSS： 基站子系統，基站收發信臺BTS + 基站控制檯BSC

• NSS: 指上述圖片右半部分的網路子系統
  
  
  
  

• Um介面： 空中介面，是“移動臺MS”和“基站收發信臺BTS”之間的通訊介面，用於移動臺與GSM系統裝置間的互通，其物理連結通過無線鏈路實現，此介面傳遞的資訊包括“無線資源管理、移動性管理和接續管理”等。

• Abis介面： 是“基站子系統”的兩個功能實體“基站收發信臺BTS”和“基站控制檯BSC”之間的通訊介面，用於BTS與BSC之間的遠端互連，物理連結通過採用標準的2.048Mbit/s 或 64kbit/sPCM數字傳輸鏈路來實現。

• A介面： 是“基站控制檯BSC”和“移動業務交換中心MSC”之間的互連線口（即“基站子系統BSS”和“網路子系統NSS”之間的通訊介面），其物理連結通過採用標準的2.048Mbit/s的PCM數字傳輸鏈路來實現，此介面傳遞的資訊包括“移動臺管理、基站管理、移動性管理、接續管理”等。

• B介面： 是“移動業務交換中心MSC”和“訪問位置暫存器VLR”之間的內部介面，用於移動業務交換中心MSC向訪問位置暫存器VLR詢問有關“移動臺當前的位置資訊”或者“通知訪問位置暫存器VLR有關移動臺的位置更新資訊”等。

• C介面： 是“移動業務交換中心MSC”和“歸屬位置暫存器HLR”之間的介面，用於“傳遞路由選擇和管理資訊”。

• D介面： 是“訪問位置暫存器VLR”和“歸屬位置暫存器HLR”之間的介面，用於“交換有關移動臺位置”和“使用者管理”的資訊，保證移動臺在整個GSM的服務區內建立和接收呼叫。

• E介面： 是“相鄰區域的不同移動業務交換中心MSC”之間的介面。

• F介面： 是“移動業務交換中心MSC”和“接入終端裝置識別碼EIR”之間的介面，用於“交換相關的IMEI（國際移動裝置識別碼）管理資訊”。

• G介面： 是“訪問位置暫存器VLR”之間的介面。