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模拟手机与数字手机
2001-04-07 00:47 出处:《数字通信》 作者:
模拟手机与数字手机  

  据报道,上海模拟B网将于2000年8月31日正式关闭,模拟A网将在3年内关闭;而北京的模拟手机也行将淘汰。看来,模拟手机从人们的生活中退出已是早晚的事。
  目前的通信有3种方式:模拟通信、数字通信和数据通信。其中,数据通信是计算机发展的产物,以二进制数字传输离散信号。 而模拟手机和数字手机则分别应用了模拟通信和数字通信技术。
有人认为,数字手机能替代模拟手机的原因是数字手机比模拟手机更清晰。不仅是普通人,包括有些工程师都这样认为。这真是大错特错!
  其实,无论从原理还是实际,模拟手机都要比数字手机的通话效果好!因为语音本来就是模拟信号,而模拟网络的概念,就是将语音完全调制在RF(射频)上,不压缩地传输,就像汽车运载乘客一样。而数字手机是将语音压缩(保证不失真的最小抽样是原信号最高频率的两倍,对语音来说,就是8KHz的抽样频率,因为人耳能识别的频率范围是200Hz~3400Hz)后,调制在RF(也就是我们常说的900MHz)上传输,由基站还原成模拟信号后,途经指定的路由,到达被叫的终端(手机或电话)。既然有压缩,就会有损失,所以模拟系统能完全传递在通话中的感情色彩!但是,为什么现在有很多地方的模拟手机通话不如数字手机?这是因为:
1.模拟手机已经落后,电信部门已经不再维护他们的基站了(例如上海马上就要关闭模拟系统了);
2.由于数字手机采用了如EFR(增强全速率编码)等先进编码方式,故通话效果得到良好改善。
模拟手机是第1代手机,它的落后在所难免,主要表现在以下几方面:
1.模拟手机浪费频率资源;
2.模拟手机容易被窃听(你只要有一个能工作在900MHz的收信机就可以窃听模拟手机的通话内容,尽管它有时会跳频);
3.电子串号(ESN)容易在空中被窃取,造成巨额话费;
4.由于是模拟信号,所以不支持如来电显示等只有数字手机才能实现的功能。
我们将模拟手机、GSM手机(全球通数字手机)、CDMA手机进行了5方面的对比(见表1)。
在无线通信领域,频率也是一种资源,一种极为重要的资源。中国的频率使用是要由国家无线电管理委员会来审批的。而军队专用的频率,是由解放军无线电管理委员会来划分的,由此可见频率资源的重要性。频率资源随着无线电产品的发展而日趋紧张。所以您知道了吧,在您每年年初交的手机费里的频管费是怎么回事了吧?
从理论上分析:模拟系统是FDMA(频分多址),GSM是TDMA(时分多址,严格地说应该是频分多址+时分多址),而CDMA是码分多址。三者有什么区别呢?打个形象的比方:在一个房间里只有两个人用同一种语言说话,这就是模拟系统。同样是这个房间,8个人在说话,两两对话,只是在特定时间才能说,这就是GSM系统;同样是这个房间,超过100人在同时两两对话,使用不同的语言,各自在一定的空间,互不干扰,这就是CDMA系统!而所谓的房间就是信道。由于CDMA本身的特性,CDMA手机所辐射的功率远远小于模拟系统和GSM系统。它的信号小到可以淹没在噪声里,更关键的是CDMA可以牺牲用户的通话效果(加大压缩编码)来让更多的用户使用。假设A、B两用户群在通话,他们的话音压缩率为100%,这时系统满负荷。当C和D两个与A、B数量一样的用户群发起通话请求,如果这时是模拟或GSM,C和D用户群的呼叫就要被阻塞,而CDMA可以将A和B用户群的话音压缩率从100%降低到50%,并容纳C、D两个用户群,虽然牺牲了A和B用户群的通话质量,但却没有阻塞C、D用户群发起通话请求!
由于CDMA的编码采用加密手段(它的加密密钥本身就再次被加密),不仅不容易被空中盗号,而且也无法窃听!当然,如果你拿着自己的CDMA手机想串机还是可以的!而对付GSM系统,你拿一个能工作在900MHz的收信机就可以窃听模拟手机的通话内容,虽然它有时会跳频,但你再扫描也能追上。当然,接收GSM的信号,只能听到滋滋的噪声,必须有特殊的解码设备才能还原为话音。可CDMA的加密编码、跳频、跳时,几乎无法窃听!模拟系统一个信道占用的频宽是25KHz,GSM系统是200KHz,CDMA系统是1MHz。
对于电信部门来说,由于CDMA频率利用率高,防盗措施好,相同容量基站少,又可以在原有的模拟基站上升级,所以电信部门也愿意建立CDMA系统。有意思的是,正由于CDMA有这么多优势,摩托罗拉认为GSM手机只是从模拟到纯数字的过渡,所以没有重视GSM手机的研发,直到1996年发现诺基亚和爱立信来势凶猛的GSM手机吃掉世界的大部分手机市场时,才匆忙间开发了8200系列产品。现在摩托罗拉认识到了当时的错误并给予改正,凭借强大的半导体工业,夺回了失去的半壁江山。不过,据说当时中国在购买数字系统时,虽然认识到CDMA的优越,但考虑到CDMA是美国的垄断技术,所以采用了泛欧标准的GSM。

本文地址:http://www.cnonline.org/2001/article/53.html
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