無線通信概述課件

無線通信概述2022/12/22無線通信概述無線通信概述2022/12/17無線通信概述1教材&參考書籍教材—潘焱，無線通信系統(tǒng)與技術(shù)參考書籍：美國出版的經(jīng)典教材—Wirelesscommunicationsprinciplesandpractice,作者：TheodoreS.Rappaport《無線通信原理與應(yīng)用》（第二版），高文安等譯，電子工業(yè)出版社無線通信概述2教材&參考書籍教材—潘焱，無線通信系統(tǒng)與技術(shù)無線通信概述2幾點(diǎn)要求與說明出勤：不得遲到,曠課(有事請(qǐng)事先請(qǐng)假,要請(qǐng)假條)，缺勤三次取消考試資格聽課：手機(jī)關(guān)機(jī)或調(diào)成靜音考查成績：平時(shí)成績（30%）+考試成績（70%）閉卷考試無線通信概述3幾點(diǎn)要求與說明出勤：不得遲到,曠課(有事請(qǐng)事先請(qǐng)假,要請(qǐng)假條教學(xué)目標(biāo)&教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)：將以現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)為背景，主要講述無線通信的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)以及典型無線通信系統(tǒng)，讓同學(xué)對(duì)無線通信技術(shù)有較全面的了解，對(duì)典型無線通信系統(tǒng)有所了解。重點(diǎn)：無線通信的基本概念，無線通信中的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和典型無線通信系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)。無線通信概述4教學(xué)目標(biāo)&教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)：將以現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)為背景，主要講述第一章無線通信概述1.1無線通信發(fā)展歷史1.2無線通信應(yīng)用

1.3無線頻譜劃分1.4無線信道與電波傳播特性1.5無線通信發(fā)展趨勢(shì)1.6本章小結(jié)無線通信概述5第一章無線通信概述1.1無線通信發(fā)展歷史1.2無線通信可以想像，有線電報(bào)就像一只很大的貓，它的尾巴在紐約，而它的腦袋在洛杉磯并喵喵地叫。大家明白這個(gè)道理嗎？無線通信的操作方式與此完全相同：這邊發(fā)射信號(hào)，那邊接收它，唯一不同的是兩者之間沒有貓。---愛因斯坦（1879-1955）無線通信概述6可以想像，有線電報(bào)就像一只很大的貓，它的尾巴在紐約，而它的腦無線通信定義定義無線通信是利用無線電波傳播信息的通信方式。無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空)傳播的電磁波。引申：通過“無形”的媒體進(jìn)行信息交換的通信稱為無線通信。例如：無線電波、紅外線、紫外線、激光等。無線通信優(yōu)點(diǎn)與有線通信相比，不需要架設(shè)傳輸線路，不受通信距離限制，機(jī)動(dòng)性能好，建立迅速。

靈活性抗災(zāi)性移動(dòng)性無線通信概述7無線通信定義定義無線通信概述71.1歷史（1/11）1837年莫爾斯（1791-1872）發(fā)明了電報(bào)，1844年5月24日，他用激動(dòng)得發(fā)抖的手，從華盛頓向40英里外的巴爾的摩城拍發(fā)了世界上第一份長途有線電報(bào)，電文是《圣經(jīng)》上的一句話：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”。人類社會(huì)電通信的時(shí)代，便從此開始了。無線通信概述81.1歷史（1/11）1837年莫爾斯（1791-18721.1歷史（2/11）1876年美國人貝爾發(fā)明了電話，過了40年美國建成第一條橫貫國土東西的長途電話線。這條線路的修建，足足耗費(fèi)了2960噸銅和13萬根電線桿。貝爾（1847－1922）1868年在倫敦工作1871年去波士頓工作1873年任波士頓大學(xué)教授1875年發(fā)明多路電報(bào)1876年發(fā)明電話一生曾獲許多專利。無線通信概述91.1歷史（2/11）1876年美國人貝爾發(fā)明了電話，過了1.1歷史（3/11）1864年麥克斯韋(Maxwell)建立了光的電磁波理論并預(yù)言了電磁波的存在。1887年赫茲(Hertz)首次通過實(shí)驗(yàn)證明了無線電波的存在。

這為現(xiàn)代的無線電通信提供了理論根據(jù)。無線電波可以在大氣媒質(zhì)中傳播這一理論的創(chuàng)立大大推動(dòng)了通信技術(shù)的發(fā)展。無線通信概述101.1歷史（3/11）1864年麥克斯韋(Maxwell)1.1歷史（4/11）1897年馬可尼（Marconi）第一次在無線傳輸中用莫爾斯碼從船上與岸邊通信（30km)，標(biāo)志無線電通信的開始。馬可尼（1874－1937）意大利人1894年在父親的莊園試驗(yàn)1896年去倫敦1897年建立無線電報(bào)公司1899年首次實(shí)現(xiàn)英法無線通信1916年實(shí)現(xiàn)短波無線電通信1929年建立世界性無線通信網(wǎng)曾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)無線通信概述111.1歷史（4/11）1897年馬可尼（Marconi）第1.1歷史（5/11）1906年之后的一段時(shí)間里，軍用和商用船舶很快采用了無線電技術(shù)，1912年在泰坦尼克號(hào)郵輪沉船事件中拯救了700多個(gè)生命而備受稱贊。無線通信概述121.1歷史（5/11）1906年之后的一段時(shí)間里，軍用和商1.1歷史（6/11）1928年，美國底特律警察局率先使用裝備貝茨發(fā)明的能適應(yīng)移動(dòng)車輛震動(dòng)影響的無線電收發(fā)信機(jī)—超外差A(yù)M接收機(jī)的警用車輛無線電移動(dòng)系統(tǒng)（單向），標(biāo)志移動(dòng)通信開始。1946年第一個(gè)公共移動(dòng)電話系統(tǒng)在美國的5個(gè)城市建立。1947年第一個(gè)連接紐約和波斯頓的微波中繼系統(tǒng)開始運(yùn)行。無線通信概述131.1歷史（6/11）1928年，美國底特律警察局率先使用1.1歷史（7/11）1958年美國宇航局(NASA)發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星，第一次通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)語音通信，無線通信進(jìn)入了新時(shí)代。1950-1960年代期間，貝爾實(shí)驗(yàn)室和全世界其他的通信公司一起發(fā)展了蜂窩無線電話的原理和技術(shù)。無線通信概述141.1歷史（7/11）1958年美國宇航局(NASA)發(fā)射1.1歷史（8/11）進(jìn)入20世紀(jì)70年代，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對(duì)民用移動(dòng)電話的需求日益增加，而且伴隨著微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)展一種較大范圍使用的移動(dòng)電話系統(tǒng)已經(jīng)具備了理論上、技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性。而且新理論與新體制的不斷發(fā)展和完善，為模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)。無線通信概述151.1歷史（8/11）進(jìn)入20世紀(jì)70年代，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國1.1歷史（9/11）模擬蜂窩系統(tǒng)：1979年，第一個(gè)具有大的覆蓋范圍和自動(dòng)交換功能的系統(tǒng)由愛立信公司推出，并建立北歐移動(dòng)電話系統(tǒng)（NMT）。不久，高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù)（AMPS）于1983年在北美建立。國內(nèi)外使用的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有：北美的AMPS日本的HCMTS英國與中國采用的TACS前西德的C450法國的RadioComm2000這些系統(tǒng)分別采用400MHz,450MHz,800MHz和900MHz頻段。無線通信概述161.1歷史（9/11）模擬蜂窩系統(tǒng)：1979年，第一個(gè)具有1.1歷史（10/11）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)：1988年，第一個(gè)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)在歐洲建立，稱為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）。最初打算提供一個(gè)泛歐標(biāo)準(zhǔn)來取代當(dāng)時(shí)大量運(yùn)行的不兼容模擬系統(tǒng)，GSM之后很快就出現(xiàn)了北美IS-54數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。第二代蜂窩系統(tǒng)最初主要提供語音業(yè)務(wù)，后來逐步演變到可以提供電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)接入、短消息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。截至2013年3月底，中國共有11.46億移動(dòng)通信服務(wù)用戶。無線通信概述171.1歷史（10/11）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)：1988年，第一個(gè)數(shù)1.1歷史（11/11）無線通信發(fā)展史上的10個(gè)里程碑電話的發(fā)明電報(bào)的發(fā)明電磁波的發(fā)現(xiàn)無線電報(bào)的發(fā)明無線電通信發(fā)明尋呼機(jī)誕生蜂窩式移動(dòng)電話GSM手機(jī)銥星系統(tǒng)新一代手機(jī)10年后,誰還能笑傲江湖？無線通信概述181.1歷史（11/11）無線通信發(fā)展史上的10個(gè)里程碑101.2無線通信應(yīng)用無線通信主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？無線通信概述191.2無線通信應(yīng)用無線通信主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？無線通信概述1.2無線通信應(yīng)用無線電廣播電視移動(dòng)通信—蜂窩電話衛(wèi)星電話數(shù)據(jù)傳輸—wifibluetoothzigbeeWiMAX緊急服務(wù)—無線電緊急定位信標(biāo)辨識(shí)—RFID（RadioFrequencyIdentification）卡其它—業(yè)余無線電雷達(dá)導(dǎo)航…無線通信概述201.2無線通信應(yīng)用無線電廣播無線通信概述201.3無線頻譜劃分λ＝c/f，c=300000000m/s無線通信概述211.3無線頻譜劃分λ＝c/f，c=300000000無線通信常用頻段當(dāng)前用于無線通信的頻率范圍從3kHz擴(kuò)展到約100GHz，絕大多數(shù)無線通信系統(tǒng)工作在30MHz～40GHz的頻率范圍內(nèi)。

這是無線通信較為理想的頻段，它不受地球表面曲率影響，天線尺寸適度，還可以穿透電離層。

［天線尺寸與射頻頻率的關(guān)系］良好接收所需的天線尺寸與發(fā)射頻率成反比。

［覆蓋范圍與射頻頻率的關(guān)系］發(fā)射頻率越高，傳播損耗越大（全向輻射時(shí)）——接收信號(hào)功率與頻率的平方成反比。所以頻率越高，實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋的難度越高。無線通信概述22無線通信常用頻段當(dāng)前用于無線通信的頻率范圍從3kHz擴(kuò)展到約1.4無線信道與電波傳播特性無線電波以“橫向電磁波”的形式在空間中傳播。--電場(chǎng)、磁場(chǎng)和無線電波的傳播方向都相互垂直的。無線通信概述231.4無線信道與電波傳播特性無線電波以“橫向電磁波”的形式無線電波的極化

無線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波。無線通信概述24無線電波的極化無線電波在空間傳播時(shí)，其

無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。在媒質(zhì)中的傳播速度為：Ｖp＝Ｃ/√εr，式中εr為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于１。

因此，無線電波在空氣中的傳播速度略小于光速，通常我們就認(rèn)為它等于光速。無線通信概述25無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線四種傳播機(jī)制直射：自由空間傳播反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。繞射：當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。無線通信概述26四種傳播機(jī)制直射：自由空間傳播無線通信概述26無線信道的物理過程天線天線無線發(fā)無線收直射反射散射繞射地面散射體移動(dòng)障礙物干擾熱噪聲無線通信概述27無線信道的物理過程天線天線無線發(fā)無線收直射反射散射繞射地面散自由空間傳播什么是自由空間？是一個(gè)理想的空間，在自由空間中，電波沿直線傳播，不發(fā)生反射、折射、繞射、散射和吸收等現(xiàn)象.如圖所示，輻射功率為Pt，發(fā)射天線增益為Gt,則以發(fā)射源為中心，r為半徑的球面上單位面積的功率為：

球面上的功率流Ptr無線通信概述28自由空間傳播什么是自由空間？是一個(gè)理想的空間，在自由空間中自由空間的傳播損耗：無線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中的能量會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散而減少。它僅與傳輸距離r和電波頻率f有關(guān)，可用下式來表示：無線通信概述29自由空間的傳播損耗：無線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中1.4.2地面?zhèn)鞑o線電波傳播方式1、在低頻或中頻段（<=3MHz）時(shí)無線電波能夠沿著地球表面彎曲地進(jìn)行傳播，這種現(xiàn)象稱為“地波傳播”2、在高頻范圍（約3-30MHz）內(nèi)無線電波將被大氣中的電離層反射到地球，這種現(xiàn)象稱為“天波傳播”3、當(dāng)頻率>30MHz時(shí)電波傳播的主要形式是視距傳播無線通信概述301.4.2地面?zhèn)鞑o線電波傳播方式無線通信概述30無線電視距：指收發(fā)天線間的電波傳播路徑完全沒有任何阻擋，電波射線可以直達(dá)的距離。TxRx直射波R無線通信概述31無線電視距：TxRx直射波R無線通信概述31

視距通信的最大傳播距離跟發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影響。圖1-3顯示出了天線高度的增加對(duì)于最大傳播距離的影響。在位于一定高度處的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的最大距離近似值計(jì)算公式：（1-8）BAO'接收天線高h(yuǎn)r發(fā)射天線高h(yuǎn)t無線通信概述32視距通信的最大傳播距離跟發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系

圖1-3視距傳播示意圖無線通信概述33

圖1-3視距傳播示意圖無線通信概述331.5無線通信的發(fā)展趨勢(shì)1．全球第三代移動(dòng)通信（3G）商用進(jìn)程加快2．寬帶化、移動(dòng)化趨勢(shì)3．多種無線技術(shù)在演進(jìn)中走向融合4．移動(dòng)、寬帶業(yè)務(wù)融合時(shí)機(jī)成熟無線通信概述341.5無線通信的發(fā)展趨勢(shì)1．全球第三代移動(dòng)通信（3G）商無3G商用進(jìn)程加快3G是3rdGeneration的縮寫，指第三代移動(dòng)通信技術(shù)。四種標(biāo)準(zhǔn)有：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMA，WiMAX。WCDMA：采用國家為歐洲和日本，繼承基礎(chǔ)為GSM；CDMA2000：采用國家為美國和日本，繼承基礎(chǔ)為窄帶CDMA；TD-SCDMA：采用國家為中國，繼承基礎(chǔ)為GSM；WiMAX：應(yīng)用前景不樂觀？無線通信概述353G商用進(jìn)程加快無線通信概述35TD-SCDMA：該標(biāo)準(zhǔn)是由中國大陸?yīng)氉灾贫ǖ?G標(biāo)準(zhǔn)，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。WCDMA由中國聯(lián)通公司于2009年10月1日正式商用Cdma2000由中國電信于2009年起開始運(yùn)營TD-SCDMA由中國移動(dòng)于2009年6月建成并投入商業(yè)化運(yùn)營無線通信概述36TD-SCDMA：該標(biāo)準(zhǔn)是由中國大陸?yīng)氉灾贫ǖ?G標(biāo)準(zhǔn)，19寬帶化、移動(dòng)化趨勢(shì)WiMAX提出和推進(jìn)--寬帶業(yè)務(wù)的移動(dòng)化2004年初IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)（WiMAX）提出IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)工作于2～66GHz，覆蓋范圍可高達(dá)50km，主要應(yīng)用于城域網(wǎng)。WiMAX論壇：/E3G標(biāo)準(zhǔn)化啟動(dòng)和加速—移動(dòng)業(yè)務(wù)的寬帶化第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）和第三代合作伙伴計(jì)劃2（3GPP2）分別在2004年底和2005年初開始3G演進(jìn)技術(shù)（E3G）的標(biāo)準(zhǔn)化工作無線通信概述37寬帶化、移動(dòng)化趨勢(shì)無線通信概述37多種無線技術(shù)在演進(jìn)中走向融合無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要因?yàn)楝F(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點(diǎn)和不同的接入速率。未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)綜合的、一體化的解決方案。無線通信概述38多種無線技術(shù)在演進(jìn)中走向融合無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨移動(dòng)、寬帶業(yè)務(wù)融合時(shí)機(jī)成熟通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)正發(fā)生著根本性的變化

主要體現(xiàn)：1.提供的業(yè)務(wù)將從傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)為主向提供綜合信息服務(wù)的方向發(fā)展2.通信的主體將由人與人之間的通信擴(kuò)展到人與物、物與物之間的通信融合將是全方位多層次的，包括網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合和終端融合。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需采用多種無線接入技術(shù)和固定接入技術(shù)。無線通信概述39移動(dòng)、寬帶業(yè)務(wù)融合時(shí)機(jī)成熟通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)正發(fā)生著根本性的變化1.6本章小結(jié)本章在介紹了無線通信的概念和定義后，對(duì)無線通信的發(fā)展簡史進(jìn)行了回顧，介紹了無線通信的基本應(yīng)用模式，對(duì)無線通信所涉及的頻譜范圍和電波傳播的特點(diǎn)進(jìn)行了描述。最后展望了無線通信的未來發(fā)展。無線通信概述401.6本章小結(jié)本章在介紹了無線通信的概念和定義后，對(duì)無線通經(jīng)輻射后，能量均勻地分布在以O(shè)點(diǎn)為球心，r為半徑的球面上。已知球面的表面積為4πr2，因此，在球面單位面積上的功率應(yīng)為Pt/4πr2。若接收天線所能接收的有效面積取為A=λ2/4π，則接收功率為無線通信概述41經(jīng)輻射后，能量均勻地分布在以O(shè)點(diǎn)為球心，r為半徑演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/12/22無線通信概述演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew42無線通信概述2022/12/22無線通信概述無線通信概述2022/12/17無線通信概述43教材&參考書籍教材—潘焱，無線通信系統(tǒng)與技術(shù)參考書籍：美國出版的經(jīng)典教材—Wirelesscommunicationsprinciplesandpractice,作者：TheodoreS.Rappaport《無線通信原理與應(yīng)用》（第二版），高文安等譯，電子工業(yè)出版社無線通信概述44教材&參考書籍教材—潘焱，無線通信系統(tǒng)與技術(shù)無線通信概述2幾點(diǎn)要求與說明出勤：不得遲到,曠課(有事請(qǐng)事先請(qǐng)假,要請(qǐng)假條)，缺勤三次取消考試資格聽課：手機(jī)關(guān)機(jī)或調(diào)成靜音考查成績：平時(shí)成績（30%）+考試成績（70%）閉卷考試無線通信概述45幾點(diǎn)要求與說明出勤：不得遲到,曠課(有事請(qǐng)事先請(qǐng)假,要請(qǐng)假條教學(xué)目標(biāo)&教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)：將以現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)為背景，主要講述無線通信的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)以及典型無線通信系統(tǒng)，讓同學(xué)對(duì)無線通信技術(shù)有較全面的了解，對(duì)典型無線通信系統(tǒng)有所了解。重點(diǎn)：無線通信的基本概念，無線通信中的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和典型無線通信系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)。無線通信概述46教學(xué)目標(biāo)&教學(xué)重點(diǎn)目標(biāo)：將以現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)為背景，主要講述第一章無線通信概述1.1無線通信發(fā)展歷史1.2無線通信應(yīng)用

1.3無線頻譜劃分1.4無線信道與電波傳播特性1.5無線通信發(fā)展趨勢(shì)1.6本章小結(jié)無線通信概述47第一章無線通信概述1.1無線通信發(fā)展歷史1.2無線通信可以想像，有線電報(bào)就像一只很大的貓，它的尾巴在紐約，而它的腦袋在洛杉磯并喵喵地叫。大家明白這個(gè)道理嗎？無線通信的操作方式與此完全相同：這邊發(fā)射信號(hào)，那邊接收它，唯一不同的是兩者之間沒有貓。---愛因斯坦（1879-1955）無線通信概述48可以想像，有線電報(bào)就像一只很大的貓，它的尾巴在紐約，而它的腦無線通信定義定義無線通信是利用無線電波傳播信息的通信方式。無線電波是指在自由空間（包括空氣和真空)傳播的電磁波。引申：通過“無形”的媒體進(jìn)行信息交換的通信稱為無線通信。例如：無線電波、紅外線、紫外線、激光等。無線通信優(yōu)點(diǎn)與有線通信相比，不需要架設(shè)傳輸線路，不受通信距離限制，機(jī)動(dòng)性能好，建立迅速。

靈活性抗災(zāi)性移動(dòng)性無線通信概述49無線通信定義定義無線通信概述71.1歷史（1/11）1837年莫爾斯（1791-1872）發(fā)明了電報(bào)，1844年5月24日，他用激動(dòng)得發(fā)抖的手，從華盛頓向40英里外的巴爾的摩城拍發(fā)了世界上第一份長途有線電報(bào)，電文是《圣經(jīng)》上的一句話：“上帝創(chuàng)造了何等奇跡！”。人類社會(huì)電通信的時(shí)代，便從此開始了。無線通信概述501.1歷史（1/11）1837年莫爾斯（1791-18721.1歷史（2/11）1876年美國人貝爾發(fā)明了電話，過了40年美國建成第一條橫貫國土東西的長途電話線。這條線路的修建，足足耗費(fèi)了2960噸銅和13萬根電線桿。貝爾（1847－1922）1868年在倫敦工作1871年去波士頓工作1873年任波士頓大學(xué)教授1875年發(fā)明多路電報(bào)1876年發(fā)明電話一生曾獲許多專利。無線通信概述511.1歷史（2/11）1876年美國人貝爾發(fā)明了電話，過了1.1歷史（3/11）1864年麥克斯韋(Maxwell)建立了光的電磁波理論并預(yù)言了電磁波的存在。1887年赫茲(Hertz)首次通過實(shí)驗(yàn)證明了無線電波的存在。

這為現(xiàn)代的無線電通信提供了理論根據(jù)。無線電波可以在大氣媒質(zhì)中傳播這一理論的創(chuàng)立大大推動(dòng)了通信技術(shù)的發(fā)展。無線通信概述521.1歷史（3/11）1864年麥克斯韋(Maxwell)1.1歷史（4/11）1897年馬可尼（Marconi）第一次在無線傳輸中用莫爾斯碼從船上與岸邊通信（30km)，標(biāo)志無線電通信的開始。馬可尼（1874－1937）意大利人1894年在父親的莊園試驗(yàn)1896年去倫敦1897年建立無線電報(bào)公司1899年首次實(shí)現(xiàn)英法無線通信1916年實(shí)現(xiàn)短波無線電通信1929年建立世界性無線通信網(wǎng)曾獲諾貝爾物理獎(jiǎng)無線通信概述531.1歷史（4/11）1897年馬可尼（Marconi）第1.1歷史（5/11）1906年之后的一段時(shí)間里，軍用和商用船舶很快采用了無線電技術(shù)，1912年在泰坦尼克號(hào)郵輪沉船事件中拯救了700多個(gè)生命而備受稱贊。無線通信概述541.1歷史（5/11）1906年之后的一段時(shí)間里，軍用和商1.1歷史（6/11）1928年，美國底特律警察局率先使用裝備貝茨發(fā)明的能適應(yīng)移動(dòng)車輛震動(dòng)影響的無線電收發(fā)信機(jī)—超外差A(yù)M接收機(jī)的警用車輛無線電移動(dòng)系統(tǒng)（單向），標(biāo)志移動(dòng)通信開始。1946年第一個(gè)公共移動(dòng)電話系統(tǒng)在美國的5個(gè)城市建立。1947年第一個(gè)連接紐約和波斯頓的微波中繼系統(tǒng)開始運(yùn)行。無線通信概述551.1歷史（6/11）1928年，美國底特律警察局率先使用1.1歷史（7/11）1958年美國宇航局(NASA)發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星，第一次通過衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)語音通信，無線通信進(jìn)入了新時(shí)代。1950-1960年代期間，貝爾實(shí)驗(yàn)室和全世界其他的通信公司一起發(fā)展了蜂窩無線電話的原理和技術(shù)。無線通信概述561.1歷史（7/11）1958年美國宇航局(NASA)發(fā)射1.1歷史（8/11）進(jìn)入20世紀(jì)70年代，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家對(duì)民用移動(dòng)電話的需求日益增加，而且伴隨著微電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)展一種較大范圍使用的移動(dòng)電話系統(tǒng)已經(jīng)具備了理論上、技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性。而且新理論與新體制的不斷發(fā)展和完善，為模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)基礎(chǔ)。無線通信概述571.1歷史（8/11）進(jìn)入20世紀(jì)70年代，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國1.1歷史（9/11）模擬蜂窩系統(tǒng)：1979年，第一個(gè)具有大的覆蓋范圍和自動(dòng)交換功能的系統(tǒng)由愛立信公司推出，并建立北歐移動(dòng)電話系統(tǒng)（NMT）。不久，高級(jí)移動(dòng)電話服務(wù)（AMPS）于1983年在北美建立。國內(nèi)外使用的模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)主要有：北美的AMPS日本的HCMTS英國與中國采用的TACS前西德的C450法國的RadioComm2000這些系統(tǒng)分別采用400MHz,450MHz,800MHz和900MHz頻段。無線通信概述581.1歷史（9/11）模擬蜂窩系統(tǒng)：1979年，第一個(gè)具有1.1歷史（10/11）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)：1988年，第一個(gè)數(shù)字蜂窩系統(tǒng)在歐洲建立，稱為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）。最初打算提供一個(gè)泛歐標(biāo)準(zhǔn)來取代當(dāng)時(shí)大量運(yùn)行的不兼容模擬系統(tǒng)，GSM之后很快就出現(xiàn)了北美IS-54數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)。第二代蜂窩系統(tǒng)最初主要提供語音業(yè)務(wù)，后來逐步演變到可以提供電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)接入、短消息等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。截至2013年3月底，中國共有11.46億移動(dòng)通信服務(wù)用戶。無線通信概述591.1歷史（10/11）數(shù)字蜂窩系統(tǒng)：1988年，第一個(gè)數(shù)1.1歷史（11/11）無線通信發(fā)展史上的10個(gè)里程碑電話的發(fā)明電報(bào)的發(fā)明電磁波的發(fā)現(xiàn)無線電報(bào)的發(fā)明無線電通信發(fā)明尋呼機(jī)誕生蜂窩式移動(dòng)電話GSM手機(jī)銥星系統(tǒng)新一代手機(jī)10年后,誰還能笑傲江湖？無線通信概述601.1歷史（11/11）無線通信發(fā)展史上的10個(gè)里程碑101.2無線通信應(yīng)用無線通信主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？無線通信概述611.2無線通信應(yīng)用無線通信主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？無線通信概述1.2無線通信應(yīng)用無線電廣播電視移動(dòng)通信—蜂窩電話衛(wèi)星電話數(shù)據(jù)傳輸—wifibluetoothzigbeeWiMAX緊急服務(wù)—無線電緊急定位信標(biāo)辨識(shí)—RFID（RadioFrequencyIdentification）卡其它—業(yè)余無線電雷達(dá)導(dǎo)航…無線通信概述621.2無線通信應(yīng)用無線電廣播無線通信概述201.3無線頻譜劃分λ＝c/f，c=300000000m/s無線通信概述631.3無線頻譜劃分λ＝c/f，c=300000000無線通信常用頻段當(dāng)前用于無線通信的頻率范圍從3kHz擴(kuò)展到約100GHz，絕大多數(shù)無線通信系統(tǒng)工作在30MHz～40GHz的頻率范圍內(nèi)。

這是無線通信較為理想的頻段，它不受地球表面曲率影響，天線尺寸適度，還可以穿透電離層。

［天線尺寸與射頻頻率的關(guān)系］良好接收所需的天線尺寸與發(fā)射頻率成反比。

［覆蓋范圍與射頻頻率的關(guān)系］發(fā)射頻率越高，傳播損耗越大（全向輻射時(shí)）——接收信號(hào)功率與頻率的平方成反比。所以頻率越高，實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋的難度越高。無線通信概述64無線通信常用頻段當(dāng)前用于無線通信的頻率范圍從3kHz擴(kuò)展到約1.4無線信道與電波傳播特性無線電波以“橫向電磁波”的形式在空間中傳播。--電場(chǎng)、磁場(chǎng)和無線電波的傳播方向都相互垂直的。無線通信概述651.4無線信道與電波傳播特性無線電波以“橫向電磁波”的形式無線電波的極化

無線電波在空間傳播時(shí)，其電場(chǎng)方向是按一定的規(guī)律而變化的，這種現(xiàn)象稱為無線電波的極化。無線電波的電場(chǎng)方向稱為電波的極化方向。如果電波的電場(chǎng)方向垂直于地面，我們就稱它為垂直極化波。如果電波的電場(chǎng)方向與地面平行，則稱它為水平極化波。無線通信概述66無線電波的極化無線電波在空間傳播時(shí)，其

無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線電波在真空中的傳播速度等于光速。在媒質(zhì)中的傳播速度為：Ｖp＝Ｃ/√εr，式中εr為傳播媒質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與真空的相對(duì)介電常數(shù)很接近，略大于１。

因此，無線電波在空氣中的傳播速度略小于光速，通常我們就認(rèn)為它等于光速。無線通信概述67無線電波和光波一樣，它的傳播速度和傳播媒質(zhì)有關(guān)。無線四種傳播機(jī)制直射：自由空間傳播反射：當(dāng)電磁波遇到比波長大得多的物體時(shí)，發(fā)生反射。反射發(fā)生在地球表面、建筑物和墻壁表面。繞射：當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的傳播路由被尖銳的邊緣阻擋時(shí)，發(fā)生繞射。散射：當(dāng)電磁波的傳播路由上存在小于波長的物體、并且單位體積內(nèi)這種障礙物體的數(shù)目非常巨大時(shí)，發(fā)生散射。散射發(fā)生在粗糙表面、小物體或其它不規(guī)則物體，如：樹葉、街道標(biāo)志和燈柱等。無線通信概述68四種傳播機(jī)制直射：自由空間傳播無線通信概述26無線信道的物理過程天線天線無線發(fā)無線收直射反射散射繞射地面散射體移動(dòng)障礙物干擾熱噪聲無線通信概述69無線信道的物理過程天線天線無線發(fā)無線收直射反射散射繞射地面散自由空間傳播什么是自由空間？是一個(gè)理想的空間，在自由空間中，電波沿直線傳播，不發(fā)生反射、折射、繞射、散射和吸收等現(xiàn)象.如圖所示，輻射功率為Pt，發(fā)射天線增益為Gt,則以發(fā)射源為中心，r為半徑的球面上單位面積的功率為：

球面上的功率流Ptr無線通信概述70自由空間傳播什么是自由空間？是一個(gè)理想的空間，在自由空間中自由空間的傳播損耗：無線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中的能量會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散而減少。它僅與傳輸距離r和電波頻率f有關(guān)，可用下式來表示：無線通信概述71自由空間的傳播損耗：無線電波在自由空間傳播時(shí)，其單位面積中1.4.2地面?zhèn)鞑o線電波傳播方式1、在低頻或中頻段（<=3MHz）時(shí)無線電波能夠沿著地球表面彎曲地進(jìn)行傳播，這種現(xiàn)象稱為“地波傳播”2、在高頻范圍（約3-30MHz）內(nèi)無線電波將被大氣中的電離層反射到地球，這種現(xiàn)象稱為“天波傳播”3、當(dāng)頻率>30MHz時(shí)電波傳播的主要形式是視距傳播無線通信概述721.4.2地面?zhèn)鞑o線電波傳播方式無線通信概述30無線電視距：指收發(fā)天線間的電波傳播路徑完全沒有任何阻擋，電波射線可以直達(dá)的距離。TxRx直射波R無線通信概述73無線電視距：TxRx直射波R無線通信概述31

視距通信的最大傳播距離跟發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系，并受到地球曲率半徑的影響。圖1-3顯示出了天線高度的增加對(duì)于最大傳播距離的影響。在位于一定高度處的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的最大距離近似值計(jì)算公式：（1-8）BAO'接收天線高h(yuǎn)r發(fā)射天線高h(yuǎn)t無線通信概述74視距通信的最大傳播距離跟發(fā)射天線以及接收天線的高度有關(guān)系

圖1-3視距傳播示意圖無線通信概述75

圖1-3視距傳播示意圖無線通信概述331.5無線通信的發(fā)展趨勢(shì)1．全球第三代移動(dòng)通信（3G）商用進(jìn)程加快2．寬帶化、移動(dòng)化趨勢(shì)3．多種無線技術(shù)在演進(jìn)中走向融合4．移動(dòng)、寬帶業(yè)務(wù)融合時(shí)機(jī)成熟無線通信概述761.5無線通信的發(fā)展趨勢(shì)1