数字通信在蜂窝移动技术方面的应用

谈谈数字通信在移动蜂窝通信中的应用

论文关键词：数字通信系统 手机通信 调制和解调

论文摘要：文章介绍了数字通信系统的技术特点及现代移动通信技术的发展状况如2G和3G技术，并与传统的模拟信号对比阐述了数字信号的优势，然后对数字通信系统的应用方法进行浅析。

通信从开始的第一代模拟通信到后来的移动蜂窝数字通信，即所谓的二代通信（2G）,它改变了依靠模拟信号传输的不稳定性和地接受率下的低质量的话音信号，二代的典型代表是GSM系统，其次是CDMA(码分多址)系统，CDMA与GSM一样，也是属于移动通信系统的一种，它的英文全称是Code Division Multiple Access，它是根据美国标准（IS-95）而设计的频率在900～1800MHz范围的数位移动电话系统。这是一种采用Spread－Spectrum 的数位蜂窝技术。与使用Time－Division Multiplexing (TDM)的竞争对手(如GSM)不同， CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。CDMA对每一组通话用拟乱数字码序列进行编码。 ? CDMA使用的新技术拥有很大的优势，它的扩展频谱提供的容量比其他数位技术所提供的至少高三倍以上。CDMA的语言编码器使用最新的数位语言编码技术，保证了在消除背景噪音的同时提供高质量、高清晰度的语言通话服务。这种语言编码演算法，还提供更高的安全性和保密性。CDMA网络使每个蜂窝覆盖面积增大，因此与其他的系统相比，CDMA系统需要的蜂窝站点和基站的数目更少，载波安装、

啓动和维护的费用明显减少，从而使每个用户得到更大的利益。CDMA还能使用户更容易享受各种增值业务，如传真、资料、国际互联网、先进的留言功能、呼叫识别和呼叫等待等。而第三代移动通信技术也各有千秋，比如中国移动通信以TD-SCDMA,中国电信的CDMA2000和中国联通的W-CDMA。而第四代移动通信也在如火如荼的进行，如中国移动的TD-LTE。 一、数字通信系统

数字通信是指用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后在传输的通信方式。它的主要技术设备包括发射器、接收器以及传输介质。数字通信系统的通信模式主要包括数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统以及模拟信号数字化传输通信系统三种。

一般的数字通信的模型

信

信

信

数

数

信

信

受息→ 源→ 加→ 道→ 字→ 信→ 字→ 道→ 解→ 源→ 信源

编 码 密 编码 调制 道 ↑ 噪声源 首先从手机端开始谈起，当人发出声音是以声波的形式出现的，也就是手机接收到是所谓的模拟信号，而在信号传输的过程中是以数字信号传输的，所以模拟信号要经过抽样量化之后形成数字信号，这是信

解调 译码 密 编码 者 源编码所要完成的，此后会进入信道加密，之后进入加密，加密之后对信号进行调制，将低频话音信号转换高频信号，此过程的实现是以用低频信号去控制载波信号，实现所谓的频带搬移，使低频话音信号适合在空间传播，因为话音信号的频率比较低，而要想进行传输，必须提高天线的长度，而一般要使话音信号传输天线的长度至少要在15米以上，所以在现实中不可能实现，故只有通过提高载波频率来进行传输，而天线将信号发射出去由移动基站接收，然后由基站转发至移动信息交换中心开始进行计时，并寻找被叫用户，将信号发送至被叫用户所在的基站，由基站再将信号发送至被叫用户的手机接收端，然后由被叫手机端进行解调、信道分离、解密、信道解密、和信源译码，直至将信号传送至数模转换器进行数模转换，将数字信号转换为模拟信号，最后再将模拟信号传送至听筒或扬声器发出对方的声音。此过程为一般移动手机的大概传输路径，而要实现每个部分又需要各个电路的支持，如要实现模拟信号到数字信号、数字信号到模拟信号转换需要数模或模数转换器，在手机接收端需要如超外差式接收机等对信号进行接收，如一般（GSM）手机的接收过程和发送过程如下： 1、信号接收流程：

天线接收——天线匹配电路——双工器——滤波（声表面滤波器）——放大（低噪声放大器LNA）——RX_VCO混频（混频器Mixer）——放大（可编程增益放大器PGA）——滤波——IQ解调（IQ调制器）——（进入基带部分）GMSK解调——信道均衡——解密——去交织——语音解码——滤波——DAC——放大——话音输出。

2、信号发射流程：

话音采集——放大——ADC——滤波——语音编码——交织——加密——信道均衡——GMSK调制——（进入射频部分）IQ调制（IQ调制器）——滤波——鉴相鉴频（鉴相鉴频器）——滤波——TX_VCO混频（混频器Mixer）——功率放大（PA）——双工器——天线匹配电路——天线发射。

而在数字信号处理方面会遇到将信号从低频到高频的转变，及调制的过程，下面是个移动系统的调制方式，其区别如下：

? CDMA\\WCDMA调制方式:QPSK（正交相移键控）/8PSK / 16QAM ? GSM 调制方式：GMSK（最小频移键控）

? HSDPA 调制方式：QPSK /16QAM（正交幅度调制） ? TD_SCDMA调制方式：QPSK/8PSK

数字信号与传统的模拟信号不同，它是一种无论在时间上还是幅度上都属于离散的负载数据信息的信号。与传统的模拟通信相比其具以下优势：首先是数字信号有极强的抗干扰能力，由于在信号传输的过程中不可避免的会受到系统外部以及系统内部的噪声干扰，而且噪声会跟随信号的传输而进行放大，这无疑会干扰到通信质量。但是数字通信系统传输的是离散性的数字信号，虽然在整个过程中也会受到的噪声干扰，但只要噪声绝对值在一定的范围内就可以消除噪声干扰。其次是在进行远距离的信号传输时，通信质量依然能够得到有效保证。因为在数字通信系统当中利用再生中继方式，能够消除长距离传输噪音对数字信号的影响，而且再生的数字信号和原来的数字信号一样，