早期的模擬蜂窩系統容量小，不能提供非話業務，語音傳輸質量不高，保密性差，難以和ISDN相連線，而且設備不能實現小型化，制式不統一，因此已逐漸被數字系統所取代。
1982年以來，人們著手制定數字蜂窩系統標準，開發實用系統。
TDMA數字蜂窩系統,GSM系統,D-AMPS系統,PDC系統,CDMA數字蜂窩系統,概述,CDMA系統的特點,
下面介紹GSM900/DCSl800、D-AMPS、PDC以及CDMA等數字移動通信系統的主要性能，見表1。
表1 幾種數字蜂窩移動通信系統的比較
系 統 | GSM900/ DCS1800 | D-AMPS (ADC) | PDC (0.9GHz/1.5GHz) | CDMA | ||||||
發射類別 | 業務信道 | 271KITW | 40KOG7WDT | 32KOG7WDE | 1250KOB1W | |||||
控制信道 | 271KFYW | 40KOGID | 32KOGID | 1250KOB1W | ||||||
發射頻段 (MHz) | BS發 | (935～960)/ (1 805～1 880) | 869～894 | (810～826)/ (1 429～1 453) | 869～894 | |||||
MS發 | (890～915)/ (1 710～1 785) | 824～849 | (940～956)/ (1 477～1 501) | 824～849 | ||||||
雙工間隔(MHz) | 45/95 | 45 | 130/48 | 45 | ||||||
頻道間隔(kHz) | 200 | 30 | 25(交錯時)、50 | 1 250 | ||||||
射頻雙工頻道總數 | 124/374 | 832 | 640/960 | 20 | ||||||
BS最大有效發射功率(W) | 射頻載波峰值 | 300/20 | 300 | (未規定) | (未規定) | |||||
業務信道平均值 | 37.5/2.5 | 100 | ||||||||
MS標稱發射功率 峰值/平均值(W) | 20/2.5 (8/1.0)/(1/0.125) (5/0.625)/(0.25/0.031) (2/0.25)/(0.8/0.1) | 9/3 4.8/1.6 1.8/0.6 待定 | 3 2 0.8 0.3 | 0.2/0.01 | ||||||
頻率復用模式 | 4.3 | 7.4 | 7.4 | 1 | ||||||
小區半徑 (km) | 最小 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | (未規定) | |||||
最大 | 35 | 20 | 20～60 | 50 | ||||||
選址方式 | TDMA | TDMA | TDMA | CDMA | ||||||
每載頻話務 信道數 | 初始值 | 8 | 3 | 3 | 61 | |||||
設計容量 | 16 | 6 | 6 | 122 | ||||||
調製類型 | GMSK (BT=0.3) | π/4-QPSK (滾降=0.25) | π/4-QPSK (滾降=0.5，均方根式 奈奎斯特濾波器) | QPSK(擴頻) BPSK(下行) OQPSK(擴頻) 64陣列正交(上行) | ||||||
傳輸速率(kbit/s) | 270.833 | 48.6 | 42 | 每信道9.6 每載頻614.4 | ||||||
信道編碼 | 帶有交織和差錯 檢測的1/2卷積碼 | 1/2卷積碼 | 帶有2時隙交織、差錯檢測的9/17卷積碼(話音信道) | 具有交織和檢錯的卷積編碼；下行線編碼率為6/11；上行線編碼率為1/3 | ||||||
話 務 信 道 結 構 | 全速率語音編解碼 | 比特率(kbit/s) | 13 | 8.0 | 6.7 | 8.55(最大) | ||||
差錯保護 | 9.8kbit/s FEC | 5kbit/s FEC | 4.5kbit/s FEC | |||||||
編碼規則 | 加語音處理 RPE-LTP | CELP | VSELP | VSELP | ||||||
半速率語音編解碼 | (待定) | (待定) | (待定) | (待定) | ||||||
數據 | 初始低速率(kbit/s) | 直至9.6 | 2.4、4.8、9.6 | (待定) | 直至9.6 | |||||
其他速率(kbit/s) | 直至12 | (待定) | (待定) | (待定) | ||||||
控制信 道結構 | 公共控制信道 | 有 | 有 | 與AMPS分享 | 有(可組合的) | |||||
輔助控制信道 | 快與慢 | 快與慢 | 快與慢 | 嵌入空白和突發 脈衝序列 | ||||||
廣播控制信道 | 有 | 有 | 有 | 有(可組合的) | ||||||
時延擴散均衡能力(μs) | 20 | 60 | 選擇套用 | 搜尋接收機 | ||||||
越區轉接 | 移動性 | 有 | 有 | 有 | 有 | |||||
與現行模擬系統 兼容能力 | 無 | 無 | 在D-AMPS與AMPS之間 | 在CDMA與AMPS之間 | ||||||
TDMA數字蜂窩系統
GSM系統
GSM是一種多業務系統，能提供比固定網用戶更多的服務，包括語音、電文、圖像、傳真、計算機檔案等。另外，GSM還提供一組非傳統業務，即短訊息業務，它與尋呼業務很相似，但摒棄了數據業務通常要求很大的終端(與手機相比)，使數據業務真正適用於移動環境。
目前，GSM已開通了傳真和數據通信業務、呼叫轉移、來電顯示、呼叫等待、呼叫限制、多方通話、短訊息服務、語音信箱、計費通知、區域選擇、閉合用戶群、被叫號碼顯示等12項業務。
GSM移動通信系統的主要技術性能如下。
① 小區結構和頻率再用：農村地區可採用宏小區，小區半徑可達35km；城市地區的小區半徑一般為10～20km；在市中心等業務量密集地區可採用微小區，直徑1km左右。地域覆蓋模式為9小區的區群，同頻保護比為C/I=9dB。
② 時隙和TDMA幀：時隙構成基本物理信道，時隙周期為577μs。8個時隙構成一個TDMA幀。在物理信道上安排邏輯信道，包括業務信道和控制信道。
③ 業務信道：進行語音傳輸與數據傳輸。對用於全速率信道的語音編碼器的基本速率為13.0kbit/s，加糾錯保護後總速率為22.8kbit/s；對於數據，可提供2.4kbit/s、4.8kbit/s和9.6kbit/s的透明數據業務，還可提供基本速率為12.0kbit/s的非透明數據業務。
④ 控制信道：有廣播、公用和專用三種。其中，廣播信道分頻率校正、同步和廣播控制三種；公共控制信道包括尋呼、隨機接入和準予接入等；專用控制信道分獨立專用和輔助控制信道，後者與業務信道一起使用，又分為慢速和快速兩種。
⑤ 小區選擇：由MS進行，實現小區選擇的條件是以路徑損耗測量結果為依據。如果滿足不了指標要求或者不能對BS發射的尋呼塊進行解碼或者不能接入上行線路，則MS就開始重新選擇小區。
⑥ 漫遊和位置更新：MS可以在各個MSC之間以及各國之間進行漫遊。當MS進入一個新的位置區時，即啟動位置更新程式。
⑦ 接口和通信協定：主要接口有MS和BS之間的無線接口(Um)、BS與MSC之間的A接口、網路各功能單元之間的接口以及與固定網路的接口。通信協定按照OSI分層模型來構成。
⑧ 網路功能：GSM系統提供的網路功能分為四類：第一，支持基本業務的網路功能，包括呼叫處理、用戶識別認證、緊急呼叫、補充業務、信令信息單元保密；第二，支持蜂窩操作的網路功能，包括位置登記、切換、呼叫重建；第三，支持呼叫處理的附加網路功能，包括排隊、非占空呼叫建立、業務安全等；第四，與網路管理有關的網路功能，包括用戶管理、終端設備管理、計費、業務統計等。
D-AMPS系統
D-AMPS採用IS-54標準，它的射頻載波信道間隔與AMPS一致，該標準所規定的BS和MS的數字/模擬雙模方式，使網路經營者可逐步擴大數字業務，從而實現從模擬方式到數字方式的平滑過渡。其主要技術指標如下。
① 接入方式：TDMA，3時隙/載波(全速)
6時隙/載波(半速)
② 業務信道：語音業務信道支持全速率和半速率數字語音信息傳輸；數據業務信道支持2.4kbit/s、4.8kbit/s和9.6kbit/s速率的用戶數據傳輸。
③ 控制信道：分公共控制信道和監控信道。公共控制信道可由數字和模擬MS共享。數字方式的MS附加控制信息由數字業務信道來傳輸，以保證兩種蜂窩系統提供更高的容量。監控信道由每個用戶專用一條，並分為快速輔助控制信道和慢速輔助控制信道。
④ 系統結構：通信協定採用OSI分層協定模型，系統功能塊之間的接口規範採用ITU-T Q.1000標準。
⑤ 漫遊：可實現系統間自動漫遊，並有漫遊證實、特殊功能處理和呼叫傳送等功能。
PDC系統
PDC系統使用800/900MHz和1.5GHz兩種頻段，在800MHz頻段上的射頻標準與模擬系統標準相一致。主要性能如下。
① 業務信道：對於語音，支持全速率和半速率的語音編碼器，全速率語音編碼的淨速率規定為6.5～9.6kbit/s，加上前向糾錯編碼後速率為9.6～12kbit/s；對於數據，支持1.2kbit/s、2.4kbit/s、4.8kbit/s速率的業務，也將支持更高速率的業務；對於ISDN，支持速率為8kbit/s的ISDN數據傳輸。
② 控制信道：第一類廣播控制信道(BCCH)，用於廣播控制信息；第二類公共控制信道(CCCH)，用於各種控制信令的傳輸，如尋呼等；第三類相關控制信道(ACCH)，分為慢速和快速相關控制信道。
③ 漫遊：MS對接收信號電平和編碼進行判決，必要時啟動位置更新程式。可在移動交換中心之間以及不同移動網系統之間實現漫遊。
④ 系統結構：網路通信協定採用OSI分層協定模型；系統功能塊之間的接口採用ITU-T Q.1000標準。
這三種系統的開發時間和開發目標各不相同，因而在技術性能上有許多差異。
CDMA數字蜂窩系統
概述
該系統為每個用戶分配了各自特定的地址碼，利用公共信道來傳輸信息。CDMA系統的地址碼相互具有準正交性，以區別地址，而在頻率、時間和空間上都可能重疊。系統的接收端必須有完全一致的本地地址碼，用來對接收的信號進行相關檢測。其他使用不同碼型的信號因為和接收機本地產生的碼型不同而不能被解調。
CDMA系統的特點
① 許多用戶共享同一對頻率。
② 通信容量大。CDMA是干擾限制性系統，任何干擾的減少都直接轉化為系統容量的提高。因此，一些能降低干擾功率的技術，如語音激活(Voice Activity)技術等，可以自然地用於提高系統容量。
③ 容量的軟特性。TDMA系統中同時可接入的用戶數是固定的，無法再多接入任何一個用戶，而DS-CDMA系統中，多增加一個用戶只會使通信質量略有下降，不會出現硬阻塞現象。
④ 由於信號被擴展在一較寬頻譜上而可以減小多徑衰落。如果頻譜頻寬比信道的相關頻寬大，那么固有的頻率分集將減少小尺度衰落的作用。
⑤ 信道數據速率很高。因此碼片(chip)時長很短，通常比信道的時延擴展小得多。因為PN序列有低的自相關性，所以，大於一個碼片寬度的時延擴展部分，可受到接收機的自然抑制，另一方面，如採用分集接收最大合併比技術，可獲得最佳的抗多徑衰落效果。而在TDMA系統中，為克服多徑造成的碼間干擾，需要用複雜的自適應均衡，均衡器的使用增加了接收機的複雜度，同時影響到越區切換的平滑性。
⑥ 平滑的軟切換和有效的宏分集。DS-CDMA系統中所有小區使用相同的頻率，這不僅簡化了頻率規劃，也使越區切換得以完成。每當MS處於小區邊緣時，同時有兩個或兩個以上的BS向該MS傳送相同的信號，MS的分集接收機能同時接收合併這些信號，此時MS處於宏分集狀態。當某一BS的信號強於當前BS信號且穩定後，MS才切換到該BS的控制上去，這種切換可以在通信的過程中平滑完成，稱為軟切換。
⑦ 低信號功率譜密度。在DS-CDMA系統中，信號功率被擴展到比自身頻頻寬度寬百倍以上的頻帶範圍內，因而其功率譜密度大大降低。由此可得到兩方面的好處：其一，具有較強的抗窄帶干擾能力；其二，對窄帶系統的干擾很小，有可能與其他系統共用頻段，使有限的頻譜資源得到更充分的使用。
