第一章 无线通信的基础和发展

第一章无线通信的基础和发展王新[e-mail]无线（wireless）vs.移动(mobile)无线不一定移动移动一定无线无线通信=移动通信+固定的无线通信无线通信侧重于无线，移动通信更注重于其移动性，支持漫游（roaming）无线vs.移动(续)比如两个用户，一个在北京，一个在广州，他们之间通过无线电波进行通信，这就是无线通信；如果更强调他们通信中的移动性，就是移动通信。移动通信蜂窝电话无线局域网固定无线通信地球同步卫星与地面站之间的通信固定的无线局域网(FixedWirelessLAN)红外通信什么是移动通信利用无线频段（RadioFrequency,RF），使处于移动状态中的用户与处于静止或移动状态的对方用户实时地进行通信，可组成单独的移动通信网，并能与其它他网互通。移动通信的最根本特点移动性（随机化、个人化）静止慢速（步行）快速（车载）移动通信的特点1.传输媒质是无线电波;2.信道特性较复杂;(由于通信方处于移动状态，接收信号在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应以及多径干扰、延时等等，极不稳定)3.可利用频谱资源有限;移动通信的特点(续)4.可用于多种场合;(在不利于有线传送的江河、湖海、天空、移动物体、边远地区等，均可以采用移动通信)5.集成了多种技术;(包括无线系统（收发信机、天线、电波传播）、交换技术、多种用户终端、组网方式等)6.对移动通信设备要求苛刻。(要求体积小、重量轻、操作简单、维护方便，且要抗振、抗冲击、抗高（低）温、省电，远比固定通信设备的要求高)移动通信分类随着移动通信的应用范围不断扩大，其类型也越来越多：1.按移动体的不同，移动通信可分为汽车、火车、船舶、飞机、个人等移动通信；2.按业务种类的不同，可分为移动电话、数据、传真等通信；3.按组网方式的不同，可分为单和多区制网，蜂窝移动电话网就是多区制网的一种；移动通信分类（续）4.按通信方式和频率使用方法的不同，可分为单工、双工和半双工等通信;5.按用户对象的不同，可分为公用移动通信和专用移动通信；（公用移动通信网一般采用双频双工的工作方式；专用移动通信网一般采用单工（单频）和半双工（异频）等方式。例如，在家庭监护中，可通过单工方式接收病人身上携带的发射机发射的生理参数信号。）移动通信分类（续）6.按使用要求和工作场合的不同，可分为：集群移动通信、蜂窝移动通信、卫星移动通信、平流层通信、无绳电话。（蜂窝电话与无绳电话的不同，cellvs.PSTN）现代移动通信的基本技术1.计算技术：高性能计算2.无线电传输技术：压缩编码、纠错编码、加密编码3.集成技术：大规模集成电路4.网络技术：高效的组网技术无线通信的历史是无线电波频率使用效率的提高和用户“位移”的扩大的历史频率使用效率技术（主要属于信息传输技术范畴），如多址接收技术、调制解调、抗干扰编解码等；扩大“位移”技术（主要属于网络技术范畴），如信息交换、存贮、处理等。无线通信的起源1.《西游记》中的“顺风耳”是现代移动通信的原型；无线通信的起源（续）2.麦克斯韦：在1864年用数学的方法从理论上严格地推导出了电磁波的波动方程，并求得电磁波的传播速度等于光速，预言了电磁波的存在及光是一种电磁波；3.赫兹:通过实验验证了麦克斯韦的预言；4.波波夫:1896年3月演示了世界上最早通过无线电传送的有明确内容的电报；无线通信的起源（续）5.马可尼：1896年3月发明了无线电收报机，并在英国取得了专利；从此，电磁波进入了无线通信领域，开创了无线通信的新时代。移动通信百年发展的四个阶段第一阶段：从二十世纪20年代至40年代初，移动通信有了初步的发展。移动通信主要使用对象是船舶、飞机、汽车等专用移动通信以及运用在军事通信中，使用频段主要是短波段，移动通信设备采用电子管，采用人工交换和人工切换频率的控制和接续方式。移动通信百年发展的四个阶段(续)第二阶段：在40年代中至60年代末，频段使用主要使用VHF（甚高频）频段的150MHz，后又发展到400MHz频段；60年代晶体管的出现使移动台小型化；专用移动无线电话系统广泛用于公安、消防、出租汽车、新闻、调度等方面；交换系统已由人工发展为用户直接拨号的专用自动交换系统。移动通信百年发展的四个阶段(续)第三阶段：到了70年代至80年代，集成电路技术和蜂窝系统的概念的应用-蜂窝式模拟移动通信系统，主要技术是模拟调频、频分多址，以模拟方式，使用频段为800/900MHz（早期曾使用450MHz）；许多无线系统如寻呼系统和无绳电话系统已经在全世界范围内发展起来；许多相应的标准应运而生。移动通信百年发展的四个阶段(续)第四阶段：90年代至今，以数字传输、时分多址或码分多址为主体技术第二代移动通信系统广泛应用；第三代移动通信系统的概念认同阶段进入到具体的设计、规划和实施阶段；无线局域网和蓝牙技术的迅速发展。三网融合对移动通信的影响公用电话网（PSTN）、计算机网络、有线电视网络三网融合将提供基于IP的有线和无线移动方式的新业务。未来的InternetMobileNetworksBasestationMANETAd-hocNetworkSwitchWiredlinkWirelesslinkMembersofmulticastgroupMobilehostFixedhostFixedNetworkBSCBSC移动通信的不同侧面的发展1.多址方式：FDMA、TDMA、CDMA、PDMA;2.通信业务：话音、图像、视频、数据、多媒体业务；（QoS）……移动通信的最终目的确保用户随时随地同任何对象进行任何内容（语音/图像/视频/数据等）的信息交流无线通信的应用1车辆定位：（GPS导航系统）现有的GPS车载导航主要是单向传输，即每月或季度把更新后的CD-ROM形式的地图寄给用户，放入车辆中的CD-ROM播放器中使用。从GPS卫星传来的信息用于在CD-ROM提供的地图上对车辆进行定位。将来，蜂窝电话会以某种方式集成到车载导航系统中。无线通信的应用2读仪表：利用蓝牙技术，读表员可以在住宅区内沿着街道驱车，自动读取每个用户的表值。深知可以实现自完全自动读表，在每个小区建立一个读表中心，每个月某一时每家用户自动向该中心发送数据。无线通信的应用3个人定位：利用蜂窝移动技术，定位每个用户，然后提供区域性的服务从2002年8月起，北京移动开通了移动位置服务，用户可以通过手机查询自己或者他人的位置。总结无线通信和移动通信的特点无线通信和移动通信的历史1Gvs.2Gvs.2.5Gvs.3G