1.1.3　第二代移动通信系统（2G）

随着移动通信市场的迅速发展，对移动通信技术提出了更高的要求。由于模拟系统本身的缺陷，如频谱效率低、网络容量有限、保密性差、体制混杂，无法国际漫游、无法提供ISDN（综合业务数字网）业务、设备成本高、手机体积大等，模拟系统无法满足人们的需求。因此，在20世纪90年代初开发出了基于数字通信的移动通信系统，即数字蜂窝移动通信系统——第二代移动通信系统。

数字技术最吸引人的优点之一是它的抗干扰能力和潜在的大容量，也就是说，它可以在环境恶劣和需求量更大的地区使用。随着数字信号处理和数字通信技术的发展，开始出现一些新的无线应用，如移动计算、移动传真、电子邮件、金融管理、移动商务等。在一定的带宽内，数字系统良好的抗干扰能力使第二代蜂窝系统具有比第一代蜂窝移动通信系统更大的通信容量和更高的服务质量。采用数字技术的系统在以下几个方面有优势。

（1）系统灵活性。由于各种功能模块，特别是数字信号处理（DSP，Digital Signal Processing）、现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）等可编程数字单元的出现和成熟，系统的编程控制能力和增加新功能的能力与模拟系统相比大大提高。

（2）高效的数字调制技术和低功耗。采用数字调制技术的系统，频谱利用率和灵活性等都超过了同类的模拟系统。另外，采用数字调制技术，系统的功率消耗降低了，从而延长了电池的使用寿命。

（3）系统的有效容量。在这方面，模拟系统是无效的，比如在配置给AMPS的333个信道中，大约有21个用于呼叫接通。这21个信道降低了有效带宽系统的通信能力。通过数字技术，用于同步、导频、传输控制、质量控制、路由等的附加比特位大大降低。

（4）信源和信道编码技术。相比于有线通信，无线通信的频率资源是极其有限的。新一代的信源和信道编码技术不仅实现了数字语音和数据通信的结合，降低了单用户的带宽需求，使多个用户的语音信号复用到同一个载波上，还改善了移动环境中信号传送的可靠性。如速率为13.2 kbit/s、应用于GSM系统的RPE-LTP（Regular Pulse Excited Long Term Prediction）语音压缩技术；速率为8 kbit/s、应用于IS-54系统的VSELP（Vector Sum Excited Linear Predictions）语音压缩技术，以及目前受到广泛重视的Turbo信道编码技术等，不仅提高了频谱效率，还增强了系统的抗干扰能力。

（5）抗干扰能力。数字系统不仅有更高的抗同信道干扰（CCI）和邻信道干扰（ACI）的能力，还具有更高的对抗外来干扰的能力。同时，采用数字技术的系统能够利用比特交织、信道编码、编码调制等技术进一步提高系统的可靠性和抗干扰能力。这也是第二代、第三代和第四代蜂窝移动通信系统采用数字技术的重要原因之一。由于数字系统有可能在高CCI和ACI的环境中工作，因此，设计者可利用这个特征降低蜂窝尺寸，减少信道组的复用距离，减少复用组的数量，从而大大提高系统的通信容量。

（6）灵活的带宽配置。由于模拟系统不允许用户改变带宽以满足对通信的特殊要求，因而对于一个预先固定了带宽的通信系统，频谱的利用率可能不是最有效的。从原理上讲，数字系统更容易灵活地配置带宽，从而提高利用率。灵活的带宽配置虽未在第二代系统中得以充分体现，但它是采用数字技术的又一大优点。

（7）新的服务项目。数字系统可以实现模拟系统不能实现的新服务项目，比如鉴权、短消息、WWW浏览、数据服务、语音和数据的保密编码以及增加ISDN、宽带综合业务数字网（B-ISDN）等（这些应用在第二代移动通信系统中未能全部直接实现）。

（8）接入和切换的能力和效率。对于固定数量的频谱资源，蜂窝系统通信容量的增加意味着蜂窝尺寸的相应减小，这同时意味着更为频繁的切换和信令活动。基站将处理更多的接入请求和漫游注册。

由于数字系统具有上述优点，所以第二代移动通信系统采用数字方式，因此，也称为第二代数字移动通信系统。

在第一代移动通信系统中，欧洲各个国家使用的制式各不相同，技术上也未占很大优势，并且不能互相漫游。因此，在开发第二代数字蜂窝通信系统中，欧洲许多国家联合起来研制泛欧洲的移动通信标准，提高竞争优势。为了建立一个全欧统一的数字蜂窝移动通信系统，1982年，欧洲邮电管理委员会（CEPT）设立了移动通信特别小组（GSM，Group Special Mobile）协调推动第二代数字蜂窝通信系统的研发。1988年提出了主要建议和标准，1991年7月，双工TDMA制式的GSM数字蜂窝通信系统开始投入商用，它拥有更大的容量和良好的服务质量。美国也制定了基于TDMA的DAMPS、IS-54、IS-136标准的数字网络。

美国的Qualcomm公司提出了一种采用码分多址（CDMA）方式的数字蜂窝通信系统的技术方案，成为IS-95标准，它在技术上有许多独特之处和优势。

日本也开发了个人数字系统（PDC）和个人手持电话系统（PHS）技术。第二代移动通信系统使用数字技术，提供话音业务、低比特率数据业务以及其他补充业务。GSM是当今世界范围内普及最广的移动无线标准。

1993年，我国第一个全数字移动电话系统（GSM）建成开通。当前我国主要使用的移动通信网络有GSM和CDMA两种系统。

在市场方面，主要有3种技术标准获得较为广泛的应用，即主要应用于欧洲和世界各地的GSM、北美的IS-136和日本的JDC（Japanese Digital Cellular）或PDC（Pacific Digital Cellular）。第二代无绳电话标准则有CT-2和DECT（Digital European Cordless Telecommunications）。