个人通信与无线接入系统(郭俊善)
个人通信是实现任何人在任何时间、任何地方与任何人进行任何方式(如语音、数
据、图像)的通信。它是人类的理想通信,是通信发展的最高目标。
个人通信的定义目前尚未统一。一些发达国家正在竞相按照自己的认识和本身的优
势积极开发个人通信。欧洲开发的个人通信网(PCN)、美国开发的个人通信业务(PCS)
以及ITU提出的通用个人通信(UPT),都是为了实现个人通信,未来公用陆地移动通信
系统(FPLMTS)也称为IMT-2000,其实质是世界性的个人通信。
目前的通信系统实际上提供的是终端与终端的通信,而个人通信使用户彻底摆脱终
端的束缚,以人作为通信对象。它不仅能提供终端的移动性,而且还可提供个人的移动
性,打破传统网络中用户、终端、网络接口—一对应的关系,采用与网路无关的唯一的
个人通信号码,随时随地建立和维持有效通信。
基于个人通信的基本思想,要求:①个人通信终端必须具有个人性、可携带性、移
动性和综合性的特征;③个人通信技术必须具有先进的智能化网络结构、高容量的多址
方式,高品质的传输通道,功能完善的多媒体技术。
从网络结构看,为实现个人通信业务功能,个人通信网络结构可分成接入层、宽带
运送层、智能层。接入网通称有线(电缆、光缆)和无线接入网。以无线接入方式为基
础的个人通信网(简称无线个人通信网WPC)主要包括无绳电话系统、蜂窝系统、移动卫
星通信系统。下面就这3个系统分别予以介绍。
1.无绳电话系统(低功率系统)
无绳电话自70年代发展至今,经历了CTO、CT1、CT2、CT3等几个阶段。由于无绳电
话适合于低速移动、高密度用户区使用,且可提供高质量、低成本的个人通信设备,通
信终端小,发射功率低,电池使用寿命长,很适合个人通信的需要,故在此基础上相继
开发了DECT、PHS、PACS等无绳个人通信系统。
欧洲数字无绳电话系统(DECT),主要由无线交换机、网络控制中心、手持机、基
站及基站控制器等单元组成。它采用TDMA/TDD工作方式,频段为1880~1900MHz,载波
频宽1.728MHz,载波数10个,编码方法ADPCM,信道动态分配。它可为用户提供语音和数
据业务。其中数据业务有ISDN可连接的传真、电报、可视电话等。由于采用了先进的保
密技术,所以DECT具有识别、鉴权、保密等功能。
个人手持电话系统(PHS),是由日本开发的一种新的数字无绳电话标准,它与DECT
有着类似之处,但它更多考虑了与ISDN的兼容。
个人接入通信系统(PACS),是综合了Bellcore的WACS和PHS特点的一种新标准。它
的目标是向用户提供低成本、可扩充性强、微小区方式、与固定网兼容互补的个人通信
业务。它采用频分双工(FDD)方式,把无线本地环作为重点。
2.蜂窝通信系统
蜂窝概念是由贝尔实验室提出来的。蜂窝移动通信的发展已经历了两代,即所谓第1
代的模拟制式和第2代的数字式。目前世界上的数字蜂窝标准有欧洲的GSM、美国的ADC及
日本的JDC,具有代表性的是GSM系统。
蜂窝通信既能满足大的无线覆盖区和高速移动用户的要求,又能满足高密度、低速
移动用户的要求,同时还可满足室内用户的要求,从而使蜂窝通信向个人通信发展。蜂
窝个人通信系统的代表有基于GSM发展起来的TDMA的DCS-1800系统,基于IS-95标准的C-
DMA的Q-CDMA系统。
Q-CDMA系统是美国Qualcomm公司研制的第1个商用CDMA系统。以美国IS-95为标准
的CDMA蜂窝系统是目前较典型的蜂窝个人通信系统,它与AMPS兼容,载波间限为1.25MHz,
故称为窄带CD-MA(N-CDMA),射频工作频段为869~894MHz(前向链路)和824~849
MHz(反向链路),语音编码为QCELP可变速率声码器,调制方式采用π/4-QPSK。为了
抗多径干扰,采用RAKE分集技术,在功率控制方面则利用开环和闭环技术。系统还具有
越区软切换功能。
针对N-CDMA某些方面的不足,目前已提出多种宽带CDMA(W-CDMA)方案,如CODIT、
NTT DOCOMO等。它们都是在宽带上(5MHZ)运用CDMA,充分发挥扩频技术的优势,从而
提供更高速率的数据传输,实现多媒体业务,在多层小区结构中进行多径分离,具有更
大的容量和更好的话音质量。
3.移动卫星通信系统
要达到无缝覆盖,真正实现在任何地方都可建立通信,单靠地面通信手段显然是不
够的。卫星通信具有全球范围的覆盖区,信道稳定、可靠及系统容量大等优点,从诞生
至今,得到了迅猛发展。通过卫星为移动台及手机提供移动通信服务而构成移动卫星通
信系统(MSS)。MSS是以VAST和地面蜂窝移动通信为基础,结合空间卫星多波束技术及
星上处理、计算机等高新技术构成的超越时空的全球个人通信网。
移动卫星通信向全球个人通信的发展主要是以低轨道通信卫星(LEO)为主。LEO系
统发展很快,继摩托罗拉公司的铱系统之后,目前已有许多类似的计划出台,如Global-
star、Ddyssey、ELLIPSO、Aries等。
铱系统由距地面785km的66颗卫星、地面控制设备、关口站和用户终端组成,它是投
入商业运营最快的系统。它采用FDMA/TDMA混合多址方式,使用L波段1.610~1.625GHz
的10.5MHz频带。卫星利用频率复用和多波束天线构成48个小区,每个小区80个信道,共
384O条信道。铱系统的用户单元以手机话音通信单元为基础,此外还提供GPS、全球寻呼
业务。
Globalstar是美国一多国集团公司(LQSS)提出的低轨道移动卫星通信系统,它的
基本设计思想与铱系统一样,也是利用LEO卫星组成一个覆盖全球的移动卫星通信系统,
向世界各地提供话音、数据等业务。Globalstar系统有48颗卫星,分布在52°倾角的8条
轨道上,运行高度1400km,采用CDMA技术,选用L/S频段业务频率。该系统与铱系统的
最大区别是无星上交换和星际链路,依赖地面网络完成通信。因此整个系统造价和运营
费用较铱系统便宜很多。
目前,世界上对个人通信的标准、技术规范研究正在加紧进行,除上面介绍的系统
外,还有通用个人通信(UPT〕、未来公用陆地移动通信(IMT2000)等系统。IMT2000又
称作第3代移动通信,它是一个全球无缝覆盖,全球漫游,包括无绳电话、蜂窝移动通信。
移动卫星通信的大系统。
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