1、# 1无线通信的兴起无线通信的兴起 无线通信与早期的电报、电话通信不同，它不是依靠有形的无线通信与早期的电报、电话通信不同，它不是依靠有形的金属导线，而是利用无线电波来传递信息的。金属导线，而是利用无线电波来传递信息的。 早在早在20002000多年前，人类就已发现了电和磁这两种自然现象，多年前，人类就已发现了电和磁这两种自然现象，然而长期以来，人们只知道摩擦生电、静电、瞬时放电这些然而长期以来，人们只知道摩擦生电、静电、瞬时放电这些简单的电现象；至于磁，则被看作是某种物质所具有的特殊简单的电现象；至于磁，则被看作是某种物质所具有的特殊性质。性质。 # 2无线通信的兴起无线通信的兴起 人类第一
2、次发现电与磁之间有联系：人类第一次发现电与磁之间有联系： 18201820年，丹麦物理学家奥斯特（年，丹麦物理学家奥斯特（OerstedOersted）偶然把一根导线同）偶然把一根导线同一枚磁针并排放着，当电流通过导线时，他十分惊讶地发现一枚磁针并排放着，当电流通过导线时，他十分惊讶地发现，磁针几乎转了，磁针几乎转了9090度，而当电流以相反方向通过时，磁针向度，而当电流以相反方向通过时，磁针向相反方向偏转。这个发现当时在科学界引起了轰动，因为这相反方向偏转。这个发现当时在科学界引起了轰动，因为这说明电能生磁。说明电能生磁。 H.C.奥斯特奥斯特 Hans Christian Oersted
3、(17771851) # 3无线通信的兴起无线通信的兴起 电流既然可以产生磁性，那么磁能否产生电流呢？电流既然可以产生磁性，那么磁能否产生电流呢？ 迈克尔迈克尔法拉第法拉第 第一台电动机第一台电动机 法拉第历经十多年的探索与实验，终于在法拉第历经十多年的探索与实验，终于在18311831年得出了一个年得出了一个永久性磁铁同一导线作相对运动时，会在导线中产生电流的永久性磁铁同一导线作相对运动时，会在导线中产生电流的结论。结论。 这就是物理学上著名的电磁感应定律。这就是物理学上著名的电磁感应定律。 # 4无线通信的兴起无线通信的兴起 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 Maxwells equation
4、sMaxwells equations 该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本 规规律，并预言了电磁波的存在。律，并预言了电磁波的存在。 麦克斯韦提出的核心思想：电场和磁场不是彼此孤立的，它麦克斯韦提出的核心思想：电场和磁场不是彼此孤立的，它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。 光学、电学和磁学融为一体，物理学第一次完成了伟大的综光学、电学和磁学融为一体，物理学第一次完成了伟大的综合。合。 # 5无线通信的兴起无线通信的兴起 赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实
5、了电磁波的存在。 同时证实了在直线传播时，电磁波的传播速度与光速相同。同时证实了在直线传播时，电磁波的传播速度与光速相同。 赫兹实验公布后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创，赫兹实验公布后，轰动了全世界的科学界。由法拉第开创，麦克斯韦总结的电磁理论，至此才取得决定性的胜利。麦克斯韦总结的电磁理论，至此才取得决定性的胜利。 18881888年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。的是开创了无线电电子技术
6、的新纪元。# 6无线通信的兴起无线通信的兴起 马可尼马可尼 在麦克斯韦的电磁波理论和赫兹电磁波实验的基础上，采用在麦克斯韦的电磁波理论和赫兹电磁波实验的基础上，采用电磁波作为传播媒介，发明了能够快速、远距离传送信息的电磁波作为传播媒介，发明了能够快速、远距离传送信息的无线电报，开创了人类现代通信事业的新纪元。无线电报，开创了人类现代通信事业的新纪元。 19011901年年1212月，在英国与纽芬兰之间月，在英国与纽芬兰之间( (三千五百四十公里三千五百四十公里) )，实，实现横过大西洋的无线电通讯，使无线电达到实用阶段。现横过大西洋的无线电通讯，使无线电达到实用阶段。 马可尼在马可尼在“历史上
7、最有影响的历史上最有影响的100100人人”中的名次比中的名次比 贝尔排得高些，只是因为无线电通讯比电报的贝尔排得高些，只是因为无线电通讯比电报的 发发明更为重要。明更为重要。 # 7无线通信的兴起无线通信的兴起 无线电通信为人类通信开辟了一个潜力巨大的新领域无线电通信为人类通信开辟了一个潜力巨大的新领域无无线通信领域，用无线电波传播信息不仅极大地降低了有线通线通信领域，用无线电波传播信息不仅极大地降低了有线通信面临的架线成本和覆盖面问题，也使人类通信开始走向无信面临的架线成本和覆盖面问题，也使人类通信开始走向无限空间。限空间。 # 8现代通信技术的发展现代通信技术的发展 人类的生产实践和科学
8、实验是不断发展的，永远不会停留在人类的生产实践和科学实验是不断发展的，永远不会停留在一个水平上。从一个水平上。从19481948年起，固态电子学的时代向我们走来。年起，固态电子学的时代向我们走来。 19471947年年1212月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成月，美国贝尔实验室的肖克利、巴丁和布拉顿组成的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。的研究小组，研制出一种点接触型的锗晶体管。 晶体管的问世，是晶体管的问世，是2020世纪的一项重大发明，是微电子革命的世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声，它为通信器件的进步创造了条件。晶体管的发明又为先声，它为通信器件的进步创造了条件。晶体
9、管的发明又为后来集成电路的降生吹响了号角。后来集成电路的降生吹响了号角。 # 9现代通信技术的发展现代通信技术的发展 19481948年，香农提出了信息论，建立了通信统计理论；年，香农提出了信息论，建立了通信统计理论； 19511951年，直拨长途电话开通；年，直拨长途电话开通； 19561956年，铺设越洋通信电缆；年，铺设越洋通信电缆； 19581958年，发射第一颗通信卫星；年，发射第一颗通信卫星； 19591959年，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，从此微电子技术诞生年，美国的基尔比和诺伊斯发明了集成电路，从此微电子技术诞生了；了； 19621962年，发射第一颗同步通信卫星，开通
10、国际卫星电话；脉冲编码调制年，发射第一颗同步通信卫星，开通国际卫星电话；脉冲编码调制进入实用阶段；进入实用阶段； 19671967年大规模集成电路诞生，做成了一块米粒般大小的硅晶片上可以集年大规模集成电路诞生，做成了一块米粒般大小的硅晶片上可以集成一千多个晶体管的线路；成一千多个晶体管的线路； 19771977年美国、日本科学家制成超大规模集成电路，年美国、日本科学家制成超大规模集成电路，3030平方毫米的硅晶片平方毫米的硅晶片上集成了上集成了1313万个晶体管；万个晶体管；# 10现代通信技术的发展现代通信技术的发展 2020世纪世纪6060年代，彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；数字传输理
11、论与年代，彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月；数字传输理论与技术得到迅速发展；技术得到迅速发展； 2020世纪世纪7070年代，商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使年代，商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用；用； 2020世纪世纪8080年代，开通数字网络的公用业务；个人计算机和计算机局域网年代，开通数字网络的公用业务；个人计算机和计算机局域网出现；网络体系结构国际标准陆续制定；出现；网络体系结构国际标准陆续制定； 2020世纪世纪9090年代，蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现；光纤年代，蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现；光纤通信得到迅速普遍的应用；
12、国际计算机互联网得到极大发展。通信得到迅速普遍的应用；国际计算机互联网得到极大发展。 综上所述，通信技术是随着科学技术的不断发展，由低级到高级，由简综上所述，通信技术是随着科学技术的不断发展，由低级到高级，由简单到复杂逐渐发展起来的。而各种各样性能不断改善的通信系统的应用单到复杂逐渐发展起来的。而各种各样性能不断改善的通信系统的应用，又促进了人类社会进步和文明。，又促进了人类社会进步和文明。 # 11移动通信发展史移动通信发展史# 12移动通信发展史移动通信发展史 现代移动通信技术的发展历史可以追溯到现代移动通信技术的发展历史可以追溯到2020世纪世纪2020年代年代, , 到到目前为止目前为
13、止, , 大致经历了以下五个发展阶段：大致经历了以下五个发展阶段： 第一阶段从第一阶段从2020世纪世纪2020年代至年代至4040年代年代, , 为现代移动通信的起步为现代移动通信的起步阶段。在此期间阶段。在此期间, , 主要完成了通信实验和电波传播试验工作主要完成了通信实验和电波传播试验工作, , 在短波频段在短波频段(3(330 MHz)30 MHz)上实现了小容量专用移动通信系统上实现了小容量专用移动通信系统, , 其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。这种系其代表是美国底特律市警察使用的车载无线电系统。这种系统话音质量差统话音质量差, , 自动化程度低自动化程度低, , 仅限
14、于专用仅限于专用, , 不能与公众网不能与公众网相连。相连。 # 13移动通信发展史移动通信发展史 第二阶段是从第二阶段是从2020世纪世纪4040年代中期至年代中期至6060年代初期。在此期间年代初期。在此期间, , 各种公用移动通信系统相继建立。各种公用移动通信系统相继建立。 首先是首先是19461946年年, , 美国贝尔系统在圣路易斯城建立的称为美国贝尔系统在圣路易斯城建立的称为“城城市系统市系统”的公用汽车电话网的公用汽车电话网, , 这是世界上第一个公用移动通这是世界上第一个公用移动通信系统。信系统。 继而继而, , 西德、法国、英国等国也陆续研制出了公用移动电话西德、法国、英国等
15、国也陆续研制出了公用移动电话系统。系统。 这一阶段的特点是开始从专用移动网向公用移动网过渡这一阶段的特点是开始从专用移动网向公用移动网过渡, , 自自动化程度有所提高。动化程度有所提高。# 14移动通信发展史移动通信发展史 第三阶段是从第三阶段是从2020世纪世纪6060年代中期至年代中期至7070年代中期。这一阶段是年代中期。这一阶段是移动通信系统改进和完善的阶段。移动通信系统改进和完善的阶段。 在此期间在此期间, , 各国陆续推出了改进的移动通信系统各国陆续推出了改进的移动通信系统, , 其代表是其代表是美国的改进型移动电话系统美国的改进型移动电话系统IMTSIMTS。这一阶段的特点是使。
16、这一阶段的特点是使用了新频段用了新频段, , 采用大区制采用大区制, , 实现了系统的中小容量实现了系统的中小容量, , 自动化自动化程度进一步提高。程度进一步提高。# 15移动通信发展史移动通信发展史 第四阶段是从第四阶段是从2020世纪世纪7070年代中期至年代中期至8080年代初期。在此期间年代初期。在此期间, , 由于微电子技术及计算机技术的长足发展和移动用户数量的由于微电子技术及计算机技术的长足发展和移动用户数量的急剧增加急剧增加, , 促使移动通信得到了蓬勃发展。促使移动通信得到了蓬勃发展。 移动通信大发展的原因移动通信大发展的原因 1、微电子技术、微电子技术 2、移动通信新体制移
17、动通信新体制 3、微处理器、计算机技术、微处理器、计算机技术# 16移动通信发展史移动通信发展史 第五阶段是从第五阶段是从2020世纪世纪8080年代中期到现在。这是数字移动通信年代中期到现在。这是数字移动通信发展和成熟的时期。发展和成熟的时期。 在此期间在此期间, , 用户数量急剧增加用户数量急剧增加, , 频率资源相对紧缺频率资源相对紧缺, , 第一代第一代模拟蜂窝移动通信系统的缺陷日益暴露出来。模拟蜂窝移动通信系统的缺陷日益暴露出来。 针对这些问题针对这些问题, , 新一代的数字蜂窝移动通信系统被开发出来新一代的数字蜂窝移动通信系统被开发出来并得以广泛应用。并得以广泛应用。# 17移动通
18、信发展史移动通信发展史 事实上事实上, , 早在早在2020世纪世纪7070年代末期年代末期, , 当模拟蜂窝系统还处于开当模拟蜂窝系统还处于开发阶段之时发阶段之时, , 一些发达国家就已着手数字蜂窝移动通信系统一些发达国家就已着手数字蜂窝移动通信系统的研究。最典型的数字蜂窝移动通信系统是欧洲基于时分多的研究。最典型的数字蜂窝移动通信系统是欧洲基于时分多址址(TDMA)(TDMA)技术的全球通移动通信系统技术的全球通移动通信系统GSMGSM。另外还有北美。另外还有北美的的D-AMPS(IS-54)D-AMPS(IS-54)和日本的和日本的PDCPDC等。等。 这一阶段的特点是用户数量急剧增加这
19、一阶段的特点是用户数量急剧增加, , 频率资源日益紧缺频率资源日益紧缺, , 新体制、新技术、新业务层出不穷。新体制、新技术、新业务层出不穷。# 18移动通信发展史移动通信发展史 基于基于TDMATDMA技术的技术的GSMGSM、 D-AMPSD-AMPS和和PDCPDC系统都属于第二代数字系统都属于第二代数字蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统(2G)(2G)。 在在2G2G发展期间发展期间, , 一方面一方面, , 移动通信用户数目突飞猛进移动通信用户数目突飞猛进, , 通信通信产业日益成为各国经济发展的支柱。另一方面产业日益成为各国经济发展的支柱。另一方面, 2G, 2G移动通信移动通信系统
20、及相应的移动通信技术面临诸多问题，比如系统及相应的移动通信技术面临诸多问题，比如: : 网络利用空间日益狭小网络利用空间日益狭小; ; 收益增幅减缓收益增幅减缓; ; 话音业务和低速数据业务不能满足用户需求话音业务和低速数据业务不能满足用户需求, , 急需开发各种急需开发各种新型业务来吸引用户新型业务来吸引用户; ; 网络漫游只限于国内及部分区域等。网络漫游只限于国内及部分区域等。# 19移动通信发展史移动通信发展史 针对以上问题针对以上问题, , 码分多址码分多址(CDMA)(CDMA)蜂窝移动通信系统日益成为蜂窝移动通信系统日益成为关注的焦点。事实上关注的焦点。事实上, , 当数字蜂窝网刚
21、刚进入实用阶段之时当数字蜂窝网刚刚进入实用阶段之时, , 美国美国QualcommQualcomm公司就已推出了新的移动通信系统公司就已推出了新的移动通信系统CDMACDMA。CDMACDMA系统采用了扩频通信技术系统采用了扩频通信技术, , 大幅度地提高了频率利用率大幅度地提高了频率利用率, , 具有容量大、覆盖范围广、手机功耗小、话音质量高的突出具有容量大、覆盖范围广、手机功耗小、话音质量高的突出优点优点, , 将移动通信技术推向新的发展阶段。将移动通信技术推向新的发展阶段。 扩频通信技术：扩频通信技术： 传输信息所用信号带宽远大于信息本身带宽。传输信息所用信号带宽远大于信息本身带宽。#
22、20第三代移动通信第三代移动通信# 21第三代移动通信第三代移动通信 第三代移动通信的提出：第三代移动通信的提出： IMT-2000IMT-2000是第三代移动通信系统（是第三代移动通信系统（3G3G）的统称。）的统称。 第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（第三代移动通信系统最早由国际电信联盟（ITUITU）19851985年提年提 出，考虑到该系统将于出，考虑到该系统将于20002000年左右进入商用市场，工作的频年左右进入商用市场，工作的频段在段在2000MHz2000MHz，且最高业务速率为，且最高业务速率为2000Kbps2000Kbps，故于，故于19961996年正年正式更名为式
23、更名为IMT-2000IMT-2000（International Mobile International Mobile Telecommunication-2000Telecommunication-2000）。）。 第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体第三代移动通信系统是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网业务，能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力，与固定网络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行络相兼容，并以小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类通信的通信系统。任何种类通信的通信系统。# 22第三代移动
24、通信第三代移动通信 3G3G主流标准主流标准 WCDMAWCDMA由标准化组织由标准化组织3GPP3GPP所制定。所制定。 CDMA2000CDMA2000体制是基于体制是基于IS-95IS-95的标准基础上提出的的标准基础上提出的3G3G标准，目前其标准化工标准，目前其标准化工作由作由3GPP23GPP2来完成。来完成。 TD-SCDMATD-SCDMA标准由中国无线通信标准组织标准由中国无线通信标准组织CWTSCWTS提出，目前已经融合到提出，目前已经融合到3GPP3GPP关于关于WCDMA-TDDWCDMA-TDD的相关规范中。的相关规范中。 WiMAXWiMAX（802.16802.1
25、6）采用了代表未来通信技术发展方向的采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMAOFDM/OFDMA、AASAAS、MIMOMIMO等先进技术，能够在比等先进技术，能够在比Wi-FiWi-Fi更广阔的地域范围内提供更广阔的地域范围内提供“最后一公最后一公里里”宽带连接性，主要用在城市型局域网路（宽带连接性，主要用在城市型局域网路（MANMAN）。）。# 233G3G移动通信技术标准的不同发展趋势移动通信技术标准的不同发展趋势US-TDMAGSMPDCGPRSWCDMA/TD-SCDMAHSPDAEDGEWCDMA/TD-SCDMAIS-95A CDMAIS-95B CDMACdma20
26、00 1Xcdma2000 3X Data Only1XEV-DOData & Voice1XEV-DV# 24第三代移动通信第三代移动通信 IMT-2000IMT-2000的目标的目标 全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖全球统一频段、统一标准，全球无缝覆盖 高效的频谱效率高效的频谱效率 高服务质量、高保密性能高服务质量、高保密性能 易于易于2 2G G系统演进过渡系统演进过渡 提供多媒体业务提供多媒体业务u车速环境：车速环境：144144kbpskbpsu步行环境：步行环境：384384kbpskbpsu室内环境：室内环境：20482048kbpskbps# 25第三代移动通信第三代移动通
27、信 网络技术网络技术n 程控交换程控交换 NGNNGN 无线传输技术（无线传输技术（RTTRTT）n 帧结构、信号格式、调制、双工、多址、扩频、纠错、等等，是保证帧结构、信号格式、调制、双工、多址、扩频、纠错、等等，是保证信号正确传输的技术信号正确传输的技术n RTTRTT是技术进步最快为特征是技术进步最快为特征 无线传输技术确定了一代移动通信的基础无线传输技术确定了一代移动通信的基础n 1G1G：程控交换模拟技术（：程控交换模拟技术（FDMAFDMA）/ /模拟话音模拟话音n 2G2G：程控交换数字技术（：程控交换数字技术（TDMATDMACDMACDMA）/ /数字话音数字话音n 3G3G
28、：程控交换：程控交换/IP/NGN/IP/NGN数字信号处理技术（数字信号处理技术（CDMACDMA）/ /移动多媒体移动多媒体n 4G4G？# 26第三代移动通信第三代移动通信 2G2G和和3G3G的区别的区别 业务：从以话音为主发展到以数据为主。业务：从以话音为主发展到以数据为主。 容量：在同等用户数量下容量：在同等用户数量下3G3G系统容量要比系统容量要比2G2G系统高系统高5 5倍以上。倍以上。 数据速率：从数据速率：从2.5 G2.5 G的大约的大约100kbps100kbps逐渐增加，从逐渐增加，从384kbps384kbps2Mbps2Mbps10Mbps10Mbps100Mbp
29、s100Mbps。 复杂度：复杂度：3G3G数字信号处理比数字信号处理比2G2G（GSMGSM）复杂）复杂1010倍以上，导致芯片复杂。倍以上，导致芯片复杂。n 如如GSMGSM手机芯片为手机芯片为30MHz30MHz的的CPUCPU30MIPS30MIPS的处理器；而的处理器；而3G3G手机芯片为手机芯片为150MHz150MHz的的CPUCPU500MIPS500MIPS的处理器。的处理器。n 要大大增加复杂度又不大增成本完全依靠微电子技术的进展要大大增加复杂度又不大增成本完全依靠微电子技术的进展 成本：成本：3G3G设备价格：系统应当低于设备价格：系统应当低于GSMGSM；终端相当。；终
30、端相当。# 27移动通信的未来移动通信的未来 根据国际电信联盟的定义，根据国际电信联盟的定义，4G4G技术应当满足在固定状态下数技术应当满足在固定状态下数据传输速度达到据传输速度达到1Gbps1Gbps，移动状态下数据传输速度达到，移动状态下数据传输速度达到100Mbps100Mbps。 与与3G3G相比，相比，4G4G除了传输速度更快、数据更完整外，还可进行除了传输速度更快、数据更完整外，还可进行多媒体操作。运用多媒体操作。运用4G4G技术，用户可以收看高清晰、多频道电技术，用户可以收看高清晰、多频道电视，并遥控家电。视，并遥控家电。 在不久的将来在不久的将来WiFiWiFi（无线局域网），（无线局域网），WiMaxWiMax（无线城域网），（无线城域网），3G3G（无线广域网）三者的结合将会为我们创造出一个完（无线广域网）三者的结合将会为我们创造出一个完美的无线网络。美的无线网络。 随着无线通信技术的不断发展，集成了这三种技术的移动终随着无线通信技术的不断发展，集成了这三种技术的移动终端将为我们随时随地提供高速无线连接，借用一句广告语：端将为我们随时随地提供高速无线连接，借用一句广告语：“未来是无线的未来是无线的”。 # 28
