全范围无线电频谱图
频率
红外光
300GHz
微米波
极高频（EHF) 特高频（SHF)
远程探测、激光通信、光空间通信
雷达、射电天文学 微波链路、卫星通信 电视与调频广播、无绳电话、个人无线电 电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信 短波广播、业余无线电 中波广播、航海与航空导航信标 航海与航空导航信标、航空导航 导航、声纳、航空 军事潜艇通信
反射体
直射波
反射波
散射波
移动台
基站
散射体
多径效应： 由于多径传播，造成多径信号的幅度、相位和到达 时间不同，它们相互叠加会产生电平衰退(fading)和 时延扩展，产生附加的调频噪声，出现接收信号失 真。
障碍物
基站
移动台
阴影衰退：
由地形、地物、气象等原因对电磁波的遮蔽引起，由此引 起的衰退为慢衰退。 例如，当移动用户穿过不同高度建筑 物、十字路口，接收到的信号平均功率发生变化，且是缓 慢的变化。 快衰退和慢衰退随着移动台的移动而产生变化，这二者构 成移动通信接收信号不稳定的因素。
无线/移动通信的发展
• 蜂窝（Celluar）概念：将通信的区域按蜂窝形状分的区域按
蜂窝形状分成若干小区，两个小区间只要相隔一段距离, 无线 载频就可重复使用。
• 频率复用(频分多址), 无线频谱尽可能在不同的地理位置上 重复使用，每个小区由所对应的基站来服务 。 • 1946年，美国 AT&T贝尔实验室首先提出这一设想，模拟 蜂窝系统于1970年开发成功，1979年第一个蜂窝系统称之为 先进移动电话业务的AMPS在芝加哥建成，表示真正民用付 诸实现，20世纪80年代模拟蜂窝系统在很多国家建立起来 （如日：HCMTS、北欧：NMT、法：TACS、德C450）大大 推动了移动通信的发展。
Anywhere, anyone, anyway, anytime
WWAN < 15 km 802.20 GSM, GPRS, CDMA, 2.5G, 3G WMAN < 5 km 802.16a/d/e – 70 Mbps LMDS – 38 Mbps WLAN < 150 m 11 – 54 Mbps 802.11a/b/e/g HiperLAN/2
无线/移动通信的发展
• 蜂窝系统的三个基本参量：高容量、小区和频率复用； • 越区切换， 位置管理为蜂窝系统所独有，较其他移动通信 系统复杂不少; • 采用更具有更高级的数字技术与网络管理技术，信令网络与 业务网络相分离的GSM被广泛采用。 • 美国 1990年IS-54， 1992年IS 95-98 (CDMA) 均为双模体制， 我国采用900MHz频段的GSM (Global Service for Mobile)体制 (FDMA/TDMA)。

移动台 基站
fd v

cos
多普勒（Doppler）效应：
由于移动台与基站的相对运动引起接收信号的附 加频率变化，距离越近，附加频率越高。
Wireless systems transmit and receive waveforms that are outside of the spectrum of visible light -- from about 800 ～30,000 MHz
• 无线通信的历史
• 1895年，马可尼(G. M. Marconi) 成功地进行了约3公里的 无线电通信； 1897 年，马可尼赴英国发展，获得科学界 和实业界的重视和支持，取得了专利。 1897 年，马可尼 建议了世界上第一家无线电器材公司 -马可尼公司。 1901 年，他在英格兰和纽芬兰之间进行了横跨大西洋的莫尔斯 电报码发射和接收试验，通信距离超过 3000 公里；马可 尼的贡献贯穿在无线电、电视、移动电话、卫星通信等广 泛领域。1909年获得诺贝尔物理学奖。
3000MHz
超高频（UHF) 甚高频（VHF) 高频（HF)
30MHz 300kHz
中频（MF) 低频（LF) 甚低频（VLF) 极低频（ELF)
3kHz
无线/移动通信的发展
• 两次世界大战强烈地刺激了无线通信技术的发展 • 1946年，首次开通公众移动服务系统, 主要用于大众安全 部门，如警察和消防部队，并逐渐向民间过渡。 • 正因为一个频谱只能为一对讲话者使用，频谱成为稀有资 源，日趋紧张。世界无线电管理委员会(WRC)提出频谱分 配法； • 军事战争：无线电台 短波通信 长波通信 • 1870年，丹麦大北电报局途径俄国、日本在中国建立第一 条电报线，1882年中国第一个电报局建立（李鸿章的业务 运动）。100年以后的1982年，我国电话才234万部，电 话线2.3条/1000人。到2006年，我国固定和移动电话均 超过4亿台，普及率超过30％。
分区1 分区2
Байду номын сангаас
以移动蜂窝网用户为例
• 1996年：新增的面向个人的移动用户超过
固定用户增长速度
• 2000年： 全球移动用户：2 亿
全球固定用户：8 亿
• 2004年：移动用户达到17 亿，中国3.4亿
• 2010年：移动用户达到30 亿，与固定
用户数量持平
无线/移动通信的发展
终极目标：
个人通信PCN ( Personal Communication Networks )是人类通信的最高目标，它指使用各种可能的网络 技术，实现任何人(Whoever)在任何时间(Whenever) 、任何地点(Whereever)与任何人(Whomever)进行任 何种类(Whatever)的信息交换。
无线通信网 络分类图
WPAN < 10 m Bluetoot、UWB、 Zigbee
无线个人网（WPAN）
• WPAN的核心思想是：用无线电（RF）或红外线 代替传统的有线电缆，以个人为中心实现信息终 端的智能化互联，组建个人化信息网络。 • 从计算机网络的角度来看，WPAN是一个局域网； 从电信网络的角度来看，WPAN是一个接入网。 • 人们把WPAN称为电信网络“最后一米”的解决 方案。 • 特征：适应范围、能耗、成本、用途等。

无线通信的历史 – 中国古代 烽火台 – 1865年，麦克斯韦（J. C. Maxwell）建立了著 名的电、磁、光现象相统一的麦克斯韦方程 – 1887年，赫兹（H. R. Hertz）首次证明了在数 米远两点之间可以发射和检测电磁波 ； – 1895年5月7日，波波夫在俄国彼得堡的物理化 学分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关 系”的论文，并当众展示了他发明的无线电接 收机。