行動通信
上述現象在我們利用室內天線接收電視時也會見到。電視天線接收的信號亦是由直射波和房屋四壁的反射波疊加的結果。在不同的位置，由於電波的幅度和相位均起了變化，因而合成信號的強度就會有很大差異，從而影響接收影像的品質。可以通過調整天線位置改善接收效果。但對於行動通信來說就複雜多了。這主要是因為通信雙方的相對位置經常變動。所以欲保證一定等級的通信品質，即需要求行動通信系統具有一定的抗衰減能力。
對於行動通信來說，其主要雜訊來源是人為雜訊。如汽車的點火系統，這種影響大家是可以體會的。當我們收看電視節目時，如果附近有一部汽車正在發動，就會在電視螢幕上出現一串白點，這就是汽車點火系統造成的。為保證通信品質，除選擇抗干擾性強的調變方式(調頻或調相)外，行動通信設備還必須具備有足夠的抗人為雜訊的能力儲備。
行動通信的主要干擾有互調干擾、鄰道干擾及同頻干擾等。互調干擾主要是由設備中元件的非線性引起的。如接收機的混頻，當輸入迴路的選擇性不好時，就會使不少干擾信號隨有用信號一起進入混頻級，最終形成對有用信號的干擾。因此，要求行動通信設備必須具有良好的選擇性。
鄰道干擾是指相鄰近的通道之間的干擾，如圖1-1所示。使用者A佔用了K通道，使用者B使用(Ką1)通道，本來它們之間不應存在干擾問題，但在當一個距離固定點很遠(如使用者A)，而另一個卻很近時(如使用者B)，由於通道間隔有限，就會出現(Ką 1)通道接收的強信號干擾K通道弱信號的現象，我們把這種情形稱為鄰道干擾。為解決這個問題，在行動通信設備中，使用了自動功率控制電路。當汽車駛近固定點時，使其發射功率自動降低，而遠離固定點時，自動升高。
同頻干擾是具有指相同載頻電台之間的干擾。它是蜂巢式行動通信所特有的。此要求行動通信在架設網路時，必須予以特別的重視。
fd=V/ λ COSθ
式中λ-接收信號載波的波長；
θ- 電波到達時的入射角。
譬如，人造衛星在發射前，衛星上發射機的載波頻率f1是預知的。發射後，地面接收站收到的載波信號頻率已不是f1了，而是f1ąf2。由於衛星運動的速度在變化，所以f2也在變化，使到達接收機的信號載波頻率在變化，因而使用一般的接收機是無法接收衛星資訊的，必須使用採用了鎖相技術的接收機才行。事實上，衛星地面站就是一部大型鎖相接收機。它所以能穩定的接收衛星資訊，主要是由於鎖相技術 具有頻率跟蹤和臨界功能，即接收機在捕捉到衛星發來的載頻信號之後，當發來的載頻信號速度V變化時，地面接收機本地振盪信號頻率跟著變，這樣就可使信號不致漏失。另外，還可以利用其基頻功能，把淹沒在雜訊中的微弱信號提取出來，這也是一般接收機做不到的。所以行動通信設備都毫不例外的採用了鎖相技術。
顯然，行動通信網路是一項系統工程。它包括天線、饋線、基地台(中斷台)、行動台(車載台)、手機台、有(無)線控制器、交換機、電腦(控制中心)等。整合有線、無線、電腦技術為一體。使用者在具體組建行動通信系統時，應根據本地區、本部門的業務性質、技術要求、經濟效益諸方面綜合考慮。因此，不同類別(見本節三 所述)的行動通信系統的組成區別頗大。
典型的以語音服務為主的行動通信系統一般由行動台(MS)、基地台(BS)、行動交換中心(MSC)以及與公眾電話網路(PSTN)相連接的中繼線等組成。如圖1-2所示。
圖示系統為小區制公眾行動電話系統的一般配置。其它種類的行動通信系統因服務不同會有不同的配置，但基本原理不變。
基地台和行動台設有收、發信機和天線饋線等設備。每個基地台都有一個可靠通信的服務範圍，稱為無線小區。無線小區的大小，主要由發射功率和基地台天線的高度決定。行動交換中心主要用來處理資訊的交換和整個系統的集中控制管理。
大容量行動電話系統可以由多個基地台構成一個行動通信網路(參考圖1-2)。不難看出，通過基地台、行動交換中心就可以進行在整個服務區內任意兩個行動使用者之間的通信；也可以經過中繼線與市話局連接，進行行動使用者和市話使用者之間的通信，從而構成一個有線、無線相結合的行動通信系統。
目前，公用行動電話系統主要分二類：大區制行動電話系統和小區制行動電話系統。
大區制系統服務半徑一般為30～60km，區內有一至數個無線頻道，有多種選呼方式和頻道分配方法，可視實際情況選用。大區制系統使用者容量較小，約幾十至幾百個使用者。其系統結構如圖1-3所示。當使用者較多時採用中繼線接入公眾電話交換網路(基地站包括控制交換設備) ，使用者較少時以使用者線接入公眾電話交換網路，基站台控制器(即無線使用者集中器)。
小區制系統將服務區分成若干個無線小區，每個無線小區中心設一基地台，無線小區半徑為1.5-15km。每隔2-3個無線小區，無線頻道可多工，每個無線小區的基地台都與控制中心相連，當行動台在通信過程中跨越無線小區時，根據控制交換中心的指令可自動轉換無線頻道。小區制系統容量一般為1000個使用者以上，其最終容量可達100萬用戶，其系統結構如圖1-4所示。
這是一種限定範圍的微功率無線通信(發射功率僅為幾個毫瓦) 。
農村無線通信可接入公眾電話網路，進行選址通信，是一種多重擷取無線電系統，它由交換機終端設備，基地台和外圍無線使用者設備(固定使用者、行動使用者、遠距離中繼使用者)等組成，如圖1-7所示。
農村無線通信多採用大區制小容量系統結構(10-60個使用者共用幾個頻道)，也可用無中心選址系統。
此系統是單頻單向系統，各分散使用者(如家庭、單位倉庫、商店、飯店等)只配一個小型發射機，警察單位設接收中心，一旦有使用者發生火警或盜警，感應器便使用發射信號，接收中心顯示使用者號碼(事先編號)，即能查出出事地點及使用者，以便及時搶救。
(2) 佩帶式無線緊急通報系統
此系統適用於老人和傷殘人，一旦疾病發作摔倒，身上發射機自動發出呼救信號，由專門機構監控，以便及時搶救。
(3) 動物研究系統
為研究和保護珍貴動物，在動物身上佩帶發射機後把動物放掉，即可監視動物行蹤。
(4) 無線話筒。
用於演員演出和教師講課。
迄今，數位蜂巢系統開發進展最快的是歐洲GSM系統。截至1991年6月，歐洲已有 14個國家19個經營公司決定採用GSM標準。法國阿爾卡特公司和瑞典易利信公司也分別推出符合GSM標準的阿爾卡特900系統和CME20系統。
數位蜂巢系統在系統構成上與類比系統無多大差別，主要於數位技術上提供許多改進，如調變技術、編碼技術、多重擷取技術、分集接收技術等。
目前推出的數位調變方式有受控調頻(TFM)、相關相移鍵送(CPS K)、頻移鍵送(FSK)、展頻及先經過高斯濾波器而調變指數為0.5的連續相移鍵送(GMSK)等。其中GMSK由於功率頻譜較窄、信號幅度穩定和解調效率高，因而是最有希望的一種調變方式。展頻系統目前在技術上已日臻成熟，其特點是：通信品質穩定可靠，保密功能好，抗干擾性強，可顯著地提高頻譜利用率，因此這種方式亦可望在今後的行動電話系統中獲得應用。
目前在數位蜂巢系統中已具實用性的多重擷取技術有三類，即分頻多重擷取(FDMA)、分時多重擷取(TDMA)和分碼多重擷取(CDMA)。FDMA是不同的行動台(主呼或被呼)佔用不同頻率，即每個行動台佔用一個通道進行通話；TDMA是不同的行動台(主呼或被呼 )佔用同一頻率，但利用分時多重擷取方式通話，彼此也不會干擾。這樣，在同樣頻道數的情況下，採用TDMA 就會比FDMA容納更多的使用者；CDMA是不同的行動台(主呼或被呼)佔用同一頻率，但各帶有不同的隨機碼序，即每一行動台被分配一個獨特的隨機的碼序列，與所有別的碼序列不同，而且是正交的，也就是彼此是不相關的，以示區分。這樣在一個通道中，可容納比TDMA還要多的使用者數。目前歐洲系統GSM、美國系統DAMPS和日本系統都採用TDMA，但實際上是FDMA和TDMA相結合的混合多重擷取，即提供若干通道，每個通道分時多工若干個話路。
表1-1中，除與話機有關的技術外，其餘都是其它行動通信共同的問題。
根據技術上和經濟上的考慮，大規模可攜式電話系統在近期內不大可能付諸使用。但是隨著個人通信網路(見6.3)的發展，這一美好前景已為時不遠。
詳見本書第五章〔衛星行動通信系統〕有關論述。
(1) 壓縮無線頻道間隔
壓縮無線頻道間隔，可使有限的頻帶容納更多的頻道，從而為更多的使用者服務。
(2) 採用小區制網路結構
所謂小區制是將整個服務區劃分為多個蜂巢式(正六邊形)的小無線區(基地台區 )。每個基地台區使用一組頻道。相互隔開一定距離的基地台區可以使用同一組頻道。若適當縮小基地台區半徑，增加同頻多工的次數，則可提高頻譜利用率。但是，在一定的地域內，隨著基地台區半徑的縮小，所需的基地台數亦增多。而且，基地台區越小則控制和交換所需要的功能亦越複雜，必將導致成本的提高。因此，在工程設計中必須在頻譜利用率和成本之間進行權衡。
(3) 多頻道共用
在一個無線區(基地台區)中，若干使用者共用一組無線頻道，即任一使用者均可選擇其中的一個空閒頻道進行通話，直到所有頻道全被佔用為止。多頻道共用方式與獨立頻道方式相比，明顯地提高了頻道的利用率。
(4) 動態頻道分配
在小區網路中，當一個基地台區的頻道全被佔用時即示忙(拒絕使用者呼叫)。這時相鄰基地台區裏即使有空閒頻道也不能利用。這是固定頻道分配法的缺點。若將所有的頻道集中管理(不是固定地分配給各基站)，根據同頻多工的要求，按某一時間的話務量分配可用的頻道，使所有基地台區的使用者均能共用任一無線頻道，這就是動態頻道分配法。動態頻道分配與固定頻道分配相比，由於將許多頻道組合並為一個大頻道組，減少了分配損耗，因而提高了頻道利用率。
目前，專用調度系統也朝動態分配頻道的方向發展，亦即若干調度系統的可用無線頻道集中起來，由一個控制中心實施動態分配。
(5) 採用數據傳輸
由於數據傳輸可以有效地利用通道容量，因此，應儘可能地使用數據傳輸，而不使用語音傳輸。
(6) 開拓新的頻段
目前，陸地行動通信服務的頻率主要集中在150、450和900MHz 這三個頻段，即使利用率很高，可以服務的使用者數也總是有限的。因此，將來行動通信須開拓1GHz以上的頻段。為此，需要進行傳播特性及低成本射頻元件等方面的研究。
(7) 對語音編碼進行數據壓縮
語音編碼技術通常分為三類：波形編碼、聲源編碼及混合編碼。波形編碼技術是以再現原語音波形為目的的技術。當速率在16～64kbps範圍內時，可以獲得較好的語音品質。但在低於16kbps時，將使語音品質迅速降低。聲源編碼技術是以發聲原理的模式為基礎的，如線性預測編碼(LPC)等，它可以在低於16kbps的情況下獲得較好的語音品質，從而使系統的效率得到提高。
目前使用最多的是混合編碼技術。它兼有波形編碼和聲源編碼的優點，在8～16kbps的範圍內，具有良好的語音品質。
近幾年歐洲、北美和日本分別結合本國和本地區的特點，開發了不同標準的數位行動通信系統。其特性如表1-2所示。
顯然，這種按鍵式的單工工作方式不符合一般電話使用者通話的習慣。因此，可以改用語音控制電路代替按鍵開關，即用語音來開啟發信機。這樣對一般使用者將不會因發話與按鍵動作不協調而造成麻煩。為了減少周圍環境雜訊干擾而帶來的錯誤，在語音控制電路中常加有音節檢波器，只有帶有音節的語音信號才能起控制作用。
單頻單工通道所需的設備比較簡單，所有的使用者都使用同一頻道，可直接通話，而不需要中繼台。當需要通話的兩個台站之間因距離太遠而無法直接溝通時，在它們之間的另一個行動台還可以方便地充當中繼站，自動地或用人工轉接資訊。另外，這種制式的發信設備，除發話時間外，大部分時間是關閉的，所以功率耗損較小。總之，單頻道單工方式具有成本低、設備簡單、聯絡方便等優點，對於交通指揮等警察系統是很適用的。但是，當區域內容納幾個單工頻道同時工作時，相距較近的行動台之間可能會產生相互干擾。所以，當同一基地台需要設置幾個頻道時，它們之間的間距必須在4MHz以上，否則，由於相互干擾，可能使幾個頻道無法同時正常地工作。單頻道單工制式不能組成較複雜的可同時有幾個頻道工作的行動通信網路，這就限制了它的應用。圖1-9是一個基地台(包括4個頻道)使用單頻單工制式對行動台通信的例子。當1，2，3，4四個行動台同時發信時，除非它們的頻率間隔大於4MHz，否則基地台的四部接收機將無法同時正常地接收。因此該制式影響頻譜利用率的提高。
雙頻通道的收發間隔在不同頻段有不同規定。譬如，國際海事通信150MHz頻段規定為4.6MHz。
。由於收、發頻率之間有較大的間隔，因此當基地台設置若干對頻道並同時工作時，相互之間不會出現干擾。
雙頻雙工通道的缺點之一是，由於通話程序中發信機始終開著，消耗功率較大，這對移動中工作的通信設備是不利的。此外，由於各行動台之間的收、發頻率不能配合，相互之間無法直接通信，必須透過基地台轉接，這對於需要以行動台相互通信為主的系統，就帶來不便。如果在行動台中增加自動倒換收發頻率的裝置，就使設備趨於複雜。因此對於這種情況，採用雙頻鏈路就很不利。
對於能夠與公眾電話網路自動接續的公眾行動通信網路，雙頻雙工通道是合適的。因為此時使用者要求像使用普通電話一樣必須能同時聽和講，而不能採用按鍵發話方式。當然，行動台之間的通話，必須透過基地台轉接，並佔用兩對頻道，這對頻率利用不利。但是，根據部份國家對已經開放的公眾汽車電話系統所作的統計，行動台之間的通話次數不到全部通信次數的5%。大部分通話還是在行動台與市內固定用戶之間進行的。對於這類行動電話系統，基地台是控制和管理的中心。當使用者數達到一萬戶以後，還必須設立行動電話交換局，專門實施控制和管理。
(1)
音響指示：發出嘟嘟聲。
(2)
震動指示：一個微型馬達帶動一個偏心凸輪，讓使用者感到震動。
(3)
數字顯示：在發出音響同時，接收機上數碼顯示可指示主叫使用者姓名、主叫電話號碼及簡單的呼叫內容。
(4)
音響加語音：叫通後可傳達主叫使用者口信。
有關無線呼叫的細節本章6.1和無線呼叫系統另有詳細介紹。
(1) 廣播報警系統：
由一個功率較大的報警發射機為基地台和多個使用者接收機組成。用戶接收機有自動開關機功能，平時處於無雜訊守候狀態，由廣播基地台發出開機信號，導致用者接收機自動開機。廣播報警結束後，基地台發出關機信號，會使用者接收機又恢復到守候狀態。此外還可利用不同的開關機信號選擇控制不同的使用者接收機。
(2) 告警方式：
由一個基地台接收中心和多個小型使用者發射機組成。使用者發射機分散設在需要告警的服務點(如火警、盜警等)。一旦有情況，發射機便自動開機發出告警信號，並發出自動編碼代號，基地台接收機收到信號解碼後就知道告警使用者的具體位址。