文档介绍：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。
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。
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。
移动台
直射波
反射波
反射体
散射波
散射体
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。
基站
障碍物
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。
移动台
基站
Wireless systems transmit and receive waveforms that are outside of the spectrum of visible light -- from about 800 ~30,000 MHz
全范围无线电频谱图
极低频(ELF) 军事潜艇通信
甚低频(VLF) 导航、声纳、航空
低频(LF) 航海与航空导航信标、航空导航
中频(MF) 中波广播、航海与航空导航信标
高频(HF) 短波广播、业余无线电
甚高频(VHF) 电视与调频广播、无线寻呼、地面移动通信
超高频(UHF) 电视与调频广播、无绳电话、个人无线电
特高频(SHF) 微波链路、卫星通信
极高频(EHF) 雷达、射电天文学
微米波远程探测、激光通信、光空间通信
红外光
300kHz
30MHz
3000MHz
300GHz
3kHz
频率
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,。到2006年,我国固定和移动电话均超过4亿台,普及率超过30%。
无线/移动通信的发展
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。
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)。
无线/移动通信的发展