移动通信技术与设备(第2版)
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1.4 移动通信的工作方式

将移动通信按照用户的通话状态和频率使用的方法来分,有3种工作方式:单工制、半双工制和双工制。

1.4.1 单工通信

单工制分单频(同频)单工和双频(异频)单工两种,如图1-3所示。

图1-3 单工通信方式

1.同频单工

同频是指通信的双方使用相同工作频率(f1),单工是指通信双方的操作采用“按-讲”(Push To Talk,PTT)方式。平时,双方的接收机均处于守听状态。如果A方需要发话,可按下 PTT 开关,发射机工作,并使 A 方接收机关闭,这时,由于 B 方接收机处于守听状态,即可实现由A至B的通话;同理,也可实现B至A的通话。在该方式中,电台的收发信机是交替工作的,故收发信机不需要使用天线共用器,而是使用同一副天线。

同频单工的优点是:

① 设备简单;

② 移动台之间可直接通话,不需基站转接;

③ 不按键时,发射机不工作,因此功耗小。

它的缺点是:

① 只适用于组建简单和甚小容量的通信网;

② 当有两个以上移动台同时发射时,就会出现同频干扰;

③ 当附近有邻近频率的电台发射时,容易造成强干扰,为了避免干扰,要求相邻频率的间隔大于4MHz,因而频谱利用率低;

④ 按键发话、松键受话,使用者不太习惯。

2.异频单工

异频单工是指通信的双方使用两个不同频率(f1和f2),而操作仍采用“按-讲”方式。由于收发使用不同的频率,同一部电台的收发信机可以交替工作,也可以收常开,只控制发,即按下 PTT 发射。其优缺点与同频单工基本相同。在无中心台转发的情况下,电台需配对使用,否则通信双方无法通话,故这种方式主要用于有中心台转发(单工转发或双工转发)的情况。所谓单工转发,即中心转信台使用一组频率(如收用 f1,发用 f2),一旦接收有载波信号即转去发送。所谓双工转发,即中心转信台使用组频率(一组收用 f1,发用 f2;另一组收用f3,发用f4),任一路一旦接收有载波信号即转去发送。

由于使用收发频率有一定保护间隔的异频工作,提高了抗干扰能力,从而可用于组建有几个频道同时工作的通信网。

1.4.2 半双工通信

半双工制是指在通信的双方当中,有一方(如 A 方)使用双工方式,即收发信机同时工作且使用两个不同的频率,另一方(如 B 方)则采用双频单工方式,即收发信机交替工作,如图1-4所示。半双工制主要用于有中心转信台的无线调度系统。

图1-4 半双工通信

半双工制的优点是:

① 移动台设备简单、价格低、耗电少;

② 收发采用不同频率,提高了频谱利用率;

③ 移动台受邻近电台干扰小。

它的缺点是移动台仍需按键发话,松键受话,使用不方便。

由于收发使用不同的频率,同一部电台的收发信机可以交替工作,也可以收常开,只控制发,即按下PTT发射。在中心台转发的系统中,移动台必须使用该方式。

1.4.3 全双工通信

双工制的形式如图1-5所示,是指通信的双方收发信机均同时工作,即任意一方在发话的同时也能收听到对方的话音,无需按 PTT 开关,类似于平时打市话,使用自然,操作方便。双工制也可分为异频双工和同频双工两种。

图1-5 双工通信方式

异频双工制的优点是:

① 收发频率分开可大大减小干扰;

② 用户使用方便。

它的缺点是:

① 移动台在通话过程中总是处于发射状态,因而功耗大;

② 移动台之间通话需占用两个频道;

③ 设备较复杂,价格较贵。

在没有中心台转发的情况下,异频双工电台需配对使用,否则通信双方无法通话。

同频双工采用时分双工(TDD)技术,是近年来发展起来的新技术。

所谓时分双工(TDD)制式,是指上、下行信道使用相同的频率,但工作在不同的时隙内。其优点是通信系统无需占用两段频带,且使用灵活方便,但是通信系统必须是时分多址接入系统。

还有一种是频分双工(FDD)制式,是指下行信道(由基站到移动台)和上行信道(由移动台到基站)所用频率的双工频差为 10MHz 到几十MHz。这种制式可以避免收发信机自身的干扰,缺点是双工频分信道需要占用频差为几十MHz的两个频段才能工作。当今的蜂窝移动通信系统仍采用频分双工制式。