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蜂窝电话

蜂窝电话(Cellular):为了能容纳大量的用户,可以把一个地理区域划分成许多小区。不是采用单个大功率的发射器,而是每一个小区由一个小功率的基站(base station)来提供服务。由于这些基站能够影响的范围比较有限,因此同一频谱可以在一个远离一定距离的另一个小区中再次使用。频率的再使用以及越区切换(handoff)的操作方式合在一起就构成了小区(蜂窝)概念的主体。

蜂巢是经济高效的结构方式,蜂窝电话的英文名字叫Cell phone.Cell有细胞的意思,这就不难想像的出他的一个模式:无限划分。在建筑学上,蜂巢是经济高效的结构方式,移动网络是否可以采取同样的方式,然后在相邻的小区使用不同的频率,在相距较远的小区就采用相同的频率。这样既有效地避免了频率冲突,又可让同一频率多次使用,节省了频率资源。这一理论巧妙地解决了有限高频频率与众多高密度用户需求量的矛盾和跨越服务覆盖区信道自动转换的问题。 [1]

蜂窝移动电话系统可容纳无限多的用户,在这个区域内任何地点的移动台车载、便携电话都可经由无线信道和交换机联通公用电话网,真正做到随时随地都可以同世界上任何地方进行通信,同时,在两个或多个移动交换局之间,只要制式相同,还可以进行自动和半自动转接,从而扩大移动台的活动范围。因此,从理论上讲,蜂窝移动电话系统可容纳无限多的用户。

根据进行定位计算并获得定位结果的位置以及在何处应用该定位结果,可以将蜂窝电话定位系统分为:自主定位系统、远程定位系统、间接自主定位系统和间接远程定位系统。在自主定位系统中,MS可以接收周围基站(BTS)的信息并进行适当的信号参数测量,并利用这些测量值算出MS的位置。在远程定位系统中,MS发出的信号被一个或多个接收机接收、测量,测量值被送往定位中心(LC)进行运算求出该MS的定位值,这些定位信息可以在LC应用,也可以传给其它系统应用,如计算机辅助调度决策系统等。在实际应用中,经常需要将主定位信息传给远端的应用中心(称作间接远程定位)或将远程定位中心算出的定位数据传给有关的MS(间接自主定位)应用,这就是所谓的间接定位。
  定位系统可以利用信号强度(SS)、载波相位(CP)、信号到达角度(AOA)和时间测量值(包括信号到达时间TOA、信号到达时间差TDOA)以及它们的组合进行定位估算。每个参数测量值可以确定目标所在的一条轨迹,多个测量值可以确定目标所处的多条轨迹,通过求解轨迹交点便可以确定移动目标的位置。在某些情况下(如无法获得足够多的参数测量值),轨迹交点可能并非唯一,即出现定位点的模糊性(如TOA或TDOA二维定位,两轨迹相交时可能有2个交点,如图1(a)、(b),可以通过一系列方法加以解决。例如利用与移动目标运动轨迹连续性有关的先验信息或者额外的测量值(如SS、AOA、TOA、TDOA)来确定真实的定位点,更多的测量值将有助于提高定位精度和可靠性。
  在一个具体的蜂窝定位系统中可以采用同类型的测量值或不同类型的测量值来确定MS所处的不同轨迹,求解其交点进行定位。如图1(a)、(b)、(c)分别是利用多个TOA、TDOA、AOA测量值进行定位的同类测量值定位方法。TOA测量要求MS的发射与所有BTS的接收精确同步(1μs的定位误差将导致300m的定位误差),并且在其发射信号中要包含发射时间标记以便接收基站信号到达时间确定信号所传播的距离。TDOA测量的是MS发射的信号到达不同BTS的传播时间差而不是确切的传播时间,因此不需要MS与BTS间的精确同步,也不需要在其发射信号中加上发射时间标记,即不需增加上行链路的数据量。所以对于公用蜂窝网MS的准确定位而言,进行TDOA测量更具有实际意义。AOA定位只需要2个BTS进行AOA测量便可唯一确定一个二维定位点,不存在定位点的模糊性,但需要更换所有的BTS天线。不同类测量值定位的典型例子是利用AOA与TOA或TDOA组合进行定位。蜂窝电话定位系统的实现方案

为了满足人们移动通信的需要,随着对电磁波研究的深入、大规模集成电路的问世,移动电话首先被制造出来,它是主要由送受话器、控制组件、天线以及电源四部分组成。在送受话器上,除了装有话筒和耳机外,还有数字、字母显示器,控制键和拨号键等。控制组件具有调制、解调等许多重要功能。由于手持式移动电话机是在流动中使用,所需电力全靠自备的电池来供给,当时是使用镍镉电池,可反复充电。

70年代初,贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论后,立即得到迅速的发展,很快进入了实用阶段。在蜂窝式的网络中,每一个地理范围(通常是一座大中城市及其郊区)都有多个基站,并受一个移动电话交换机的控制。 [1]

现状

第一代蜂窝移动电话系统是模拟蜂窝移动电话系统,主要特征是用模拟方式传输模拟信号,美国、英国和日本都开发了各自的系统。

在1975年,美国联邦通信委员会(FCC)开放了移动电话市场,确定了陆地移动电话通信和大容量蜂窝移动电话的频谱,为移动电话投入商用作好了准备,1979年,日本开放了世界上第一个蜂窝移动电话网。其实世界上第一个移动电话通信系统是1978年在美国芝加哥开通的,但蜂窝式移动电话后来居上,在1979年,AMPS制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后,终于在1983年12月在美国投入商用。

我国在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信,1987年11月,第一个移动电话局在广州开通。我国蜂窝移动通信技术的发展大致经历了三个主要发展历程:1. 在第一代蜂窝移动通信技术的发展中,也就是1G时代,最为突出的贡献就是讲移动通信的理念及基础技术进行引进,使得频率技术水平得到了提升,保证了设备的容量;2.2G 时代在原有语音技术的基础上增加了一定的数字业务,数字业务的起步,开启了我过蜂窝移动通信技术的赞新阶段;3.3G技术在原有技术上增加了多项功能,在业务范围和传输能力上实现了大踏步的发展 [2]

蜂窝组网思想

蜂窝组网理论由贝尔实验室提出,是移动通信发展引发的构想,代表一种构造移动通信网的完全不同的方法。蜂窝组网的目的是解决常规移动通信系统频谱匮乏、容量小、服务质量差及频谱利用率低等的问题。蜂窝组网理论的思想有:

1、蜂窝小区制划分和小功率发射

2、多频道公用与越区切换

3、频率复用

未来发展

在20世纪发展的最后几年中,移动通信技术与互联网已经成为全世界发展最为迅猛,市场升值空间最大,潜力最为诱人的市场领域。它的快速发展是任何人都不能预测的。随着时代的发展以及科学技术的发展,人们对于移动通信技术以及互联网的需求正在急剧上升。因此移动与互联网的结合已经成为历史发展的必然趋势,同时也是时代赋予移动通信技术发展的新要求 [3]


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