1.2 移动通信的工作方式

按照通话状态和频率使用的方法，移动通信的工作方式可分为不同种类，有单向和双向、单工和双工。下面是几种常用的工作方式。

1.单工通信

所谓单工通信，是指通信双方交替地进行收信和发信。根据通信双方是否使用相同的频率，单工制又分为同频单工和异频单工，如图1-4 所示。单工通信常用于点对点通信。待机时，双方设备的接收机均处于接听状态。A方需要发话时，先按下“按-讲”开关，关闭接收机，由B方接收；B方发话时也按下“按-讲”开关，关闭接收机，由A方接收，从而实现双向通信。这种工作方式收、发信机可使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但操作不方便，在使用过程中往往会出现通话断续现象。同频单工和异频单工的操作和控制方式一样，差异仅仅在于收、发频率的异同。单工制一般适用于专业性强的通信系统，如交通指挥等公安系统。

2.双工通信

双工通信是指通信双方收、发信机均同时工作，即任一方讲话时，都可以听到对方的语音，没有按“按-讲”开关，双方通话像室内电话通话一样，也称全双工通信，如图1-5所示。采用这种方式，在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作的，故电能消耗大。这对以电池为能源的移动台是很不利的。为缓解这个问题，在某些系统中，移动台的发射机仅在发话时才工作，而移动台接收机总是工作的，通常称这种系统为准双工系统，它可以和双工系统兼容。

在双工通信中需要有一定的技术来区分双向信道。也就是说，凡是双向通信，总需要一定的双工制式。蜂窝网使用两种双工制式，即频分双工（FDD）和时分双工（TDD），FDD和TDD的对比如图1-6所示。

FDD利用两个不同的频率来区分收、发信道，即对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输。例如，移动台到基站采用一种频率f1（称为上行信道），基站到移动台采用另一种频率f2（称为下行信道）。GSM系统、IS-95系统等就采用FDD。

TDD利用同一频率但两个不同的时间段来区分收、发信道，即对于发送和接收两种信号，采用不同时间（时隙）进行传输。我国开发研制的TD-SCDMA系统就采用TDD方式。

下面列出TDD的优缺点（以FDD来对比说明）。

① 使用TDD技术时，只要基站和移动台之间的上、下行时间间隔不大，小于信道相关时间，就可以比较简单地根据对方的信号估计信道特征。而对于一般的FDD技术，上、下行频率间隔远远大于信道相关带宽，几乎无法利用上行信号估计下行。也无法用下行信号估计上行；这一特点使得TDD方式的移动通信体制在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点，TDD系统的覆盖范围要小。由于上、下行时间间隔的缘故，TDD基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则，小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。

② TDD技术可以灵活地设置上行和下行转换时刻，用于实现不对称的上行和下行业务带宽，有利于实现上、下行明显不对称的互联网业务。但是，这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。

③ 与FDD相比，TDD可以使用零碎的频段，因为上、下行由时间区别，不必要求带宽对称的频段。

④ TDD技术不需要收发隔离器，只需要一个开关即可。

⑤ 移动台移动速度受限制。在高速移动时，多普勒效应会导致快衰落，速度越高，衰落变换频率越高，衰落深度越大，因此必须要求移动速度不能太高。例如，在使用了TDD的TD-SCDMA系统中，在目前芯片处理速度和算法的基础上，当数据率为144kbps时，TDD的最大移动速度可达250km/h，与FDD系统相比，还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

⑥ 发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据，但是发射时间只有FDD的一半左右，就要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要更加复杂的网络规划和优化技术。

3.半双工通信

为解决双工方式耗电大的问题，在一些简易通信设备中可以使用半双工通信方式。半双工制是指通信双方中有一方使用双工方式，即收、发信机同时工作，且使用两个不同的频率 f1和 f2；而另一方则采用异频单工方式，即收、发信机交替工作。在这种工作方式中，移动台一般采用单工方式，而基站则收发同时工作。其优点是设备简单，功耗小，克服了通话断断续续的现象，但操作仍不太方便，所以主要用于专业移动通信系统中，如汽车调度系统等，如图1-7所示。

4.移动中继方式

为了增加通信距离，可加设中继站。两个移动台之间直接通信距离只有几千米，经过中继站转接后通信距离可增至几十千米。一般采用一次中继转接，多次中继转接将使信噪比下降。中继通信又分单工中继和双工中继两种基本方式。单工方式的中继站只需要一套收、发信机，采用全向天线。双工方式的中继站需要两套收、发信机，并且往往采用两副定向天线，对准中继方向。若有一端是移动台，则用一副定向天线和一副全向天线。移动中继方式如图1-8所示。