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移动通信原理与设备
1.2.2.2 1.2.2 第二代移动通信系统

1.2.2 第二代移动通信系统

为克服模拟网的缺点,科学家们从1982年开始研究第二代移动通信系统。第二代移动通信系统以数字传输、时分多址(或码分多址)为主体技术,通过采用扩频、跳频、交织编码、自适应均衡以及纠错编码等数字信号处理技术,极大地提高了频谱利用率和通话能力,并在自动漫游能力、保密能力、标准的开放性等方面比第一代模拟移动通信系统有了质的飞跃。

表1-2列出了第二代蜂窝移动通信系统的主要指标,第二代移动通信系统主要有欧洲的GSM和北美的窄带CDMA(也称CDMA One、IS-95)两种制式。我国目前两种制式均有采用,中国移动和中国联通建有GSM系统,中国联通建有窄带CDMA系统。

表1-2 第二代蜂窝移动通信系统的主要指标

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1.GSM

GSM是全球移动通信系统(Global System of Mobile Communication)的英文简称。1982年,为了克服模拟网的缺点,欧洲CEPT成立GSM专题小组,制定统一技术规范,1987年规范基本成熟,1992年开始在欧洲商用。GSM最初仅为泛欧标准,随着该系统在全球的广泛应用,其含义已成为全球移动通信系统。GSM系统具有标准化程度高、接口开放的特点,强大的联网能力推动了国际漫游业务,用户识别卡的应用真正实现了个人移动性和终端移动性。现在,已有120多个国家、250多个运营者采用GSM系统,全球GSM用户数占移动用户总数近70%。我国从1995年开始建设GSM网络。

2.GPRS

为提供高速数据传输功能,1997年GSM小组制定了GPRS标准。GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。业界把GPRS称为2.5G。

随着当今互联网技术的飞速发展,电信业务的中心正在逐渐从单纯的话音服务向数据转移,许多传统运营商都转变成为语音、数据综合运营商。从市场和技术两方面对无线移动数据业务的需求也越来越迫切,GSM系统在我国和全世界已有庞大的运行网络和数以亿计的用户群,而以前的GSM数据应用都是通过电路交换或短信方式实现的,速率慢,需长期占用宝贵的无线资源,效率低、成本高,远远不能满足数据业务的需要。GPRS正是在这种背景下应运而生的,GPRS允许移动用户用分组方式发送和接收数据,而不是传统的电路交换方式,从而提供一种高效、低成本的无线分组数据业务。GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输,而这正是互联网大多数应用的特点。GPRS一端连接到移动用户终端,另一端连接到互联网和企业内部网,分组或数据包(Packet Data)在GSM网上传送,使GSM用户终端(如手机)变成互联网终端。

3.窄带CDMA

窄带CDMA在蜂窝系统中的应用几乎是和GSM同时被提出来的,但刚提出的时候没有得到重视,其中的主要原因在于CDMA的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求,否则整个系统难以理想工作甚至出现系统崩溃。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破,直到美国高通(QUALCOMM)公司解决了这一难题后,这一状况才有所变化。高通的解决方案主要是通过测量移动台和基站的接收功率,利用开环和闭环相结合的功率控制方式,命令移动台调整发射功率,使移动台输出的功率电平在维持适当性能的情况下达到最小,一方面减轻了对其他用户的干扰,另一方面有助于克服衰落,使得CDMA码分多址技术应用于蜂窝移动通信成为可能。1989年11月,高通公司在美国的现场试验证明CDMA用于蜂窝移动通信的容量大,并经理论推导其为AMPS(美国的第一代移动通信系统)容量的20倍,这次试验拉开了CDMA数字蜂窝移动通信系统蓬勃发展的序幕。

高通公司于1990年7月公布了最早的CDMA标准,经过许多移动通信运营商和制造厂家的协商讨论,在1993年7月,才形成了IS-95A标准,比GSM标准的成熟时间——1987年晚了6的年时间。

IS-95标准是窄带CDMA移动通信的核心标准,使用800MHz或1 900MHz频带。世界上许多国家以此为蓝本生产和建设码分多址数字移动通信系统,1995年在香港开通第一个商用网之后,美国、日本、韩国、中国等国家相继开通了窄带CDMA。