移动通信技术与应用(第2版)
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1.1 移动通信的主要特点

移动通信属于无线通信,通信终端设备是移动的,至少打电话或接电话的一方是在移动中的,传输信号以电磁波的形式在空中传输,传输线路也不再固定。因为传输线路的开放性,移动通信的通话质量不如有线通信好,但移动通信带给人们生产和生活上的方便足以弥补其缺陷,加之随着移动通信技术的发展,其通信质量也日益提高,手机已成为人们生活的一部分。自20世纪80年代我国引入模拟移动通信网以来,短短20多年,我国的移动电话用户已达6亿,按照我国14亿人口计算,平均每2.3个人就拥有一部手机。我国目前拥有全世界最多的移动用户,拥有覆盖范围最广、最大的移动通信网,手机产量约站全球的1/3,是名副其实的手机生产大国。

和其他通信方式相比,移动通信具有自身的特点,下面逐一进行介绍。

1. 信号的传输环境恶劣

(1)多径效应

传输信号是以电磁波的形式在空中传输,其传播特性与外界环境有很大关系。在同一个接收地点,所收到的信号是由主径信号直射波和从建筑物或山丘反射、绕射过来的各种路径信号叠加而成的,如图1-1所示。各路径信号到达接收点时强度和相位都不一样,之间存在自干扰,导致叠加后的信号电平起伏变化,严重时信号电平起伏约30dB,这就是所谓的多径效应或多径干扰。在移动通信系统中,采用分集接收技术抗多径干扰。

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图1-1 多径效应

关于移动通信系统中的基本技术,将在第2章中介绍。

(2)阴影效应

类似于阳光受到建筑物的阻挡产生阴影一样,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. 通信用户的移动性

(1)多普勒效应

由于移动通信常常在快速移动中进行,当移动速度达到70km/h以上时,接收信号的频率随着速度和信号入射角而变化,使接收信号的电平起伏变化,即出现多普勒效应。在移动通信系统中,使用锁相技术可以降低多普勒效应带来的信号不稳定的影响。

(2)远近效应

由于通信用户和接收设备的距离是随机变化的,当距离近时接收信号强,当距离远时接收信号弱,距离的变化会使接收信号的电平起伏;另外,由于通信系统是在强干扰下工作的,如果距离近处的信号是干扰信号,则在接收端会发生强干扰信号压制远处弱有用信号的现象。上述的两种情况统称为远近效应。解决远近效应的技术是功率控制技术。

(3)移动性管理技术

通信用户经常漫游移动,为了实现实时可靠的通信,移动通信要求采用移动性管理技术,如位置登记、越区切换等。

(4)对移动通信终端设备要求高

要求手机携带方便、省电,目前手机制造在突出功能多样的同时,更注重外观的艺术设计,超薄超轻是制造商追求的目标之一。对于车载型和机载型终端设备,要求操作简单、维护方便、抗震,能在气温变化剧烈的情况下工作。

3. 组网方式灵活多样

由于通信环境的复杂,信号接收地点可能是繁华的市区,也可能是空旷的郊外或海域,所以移动通信的组网方式根据地形地貌而灵活多样,如在用户密度不大的地区采用大区制,在繁华的市区采用小区制,而小区制移动通信网又分为带状服务区(铁路、公路等狭长地区)和面状服务区。有关大区制和小区制将在后续章节中详细介绍。