无线通信.doc

1、中文名称：无线通信 英文名称：wireless communication 定义：仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。与有线通信相对。 应用学科：通信科技（一级学科） ；通信原理与基本技术（二级学科）无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。定 义无 线 通 信 (Wireless Communication)是 利 用 电 磁 波 信 号 可 以 在 自 由 空间 中 传 播 的 特

2、性 进 行 信 息 交 换 的 一 种 通 信 方 式 ， 近 些 年 信 息 通 信 领 域 中 ， 发展 最 快 、 应 用 最 广 的 就 是 无 线 通 信 技 术 。 在 移 动 中 实 现 的 无 线 通 信 又 通 称为 移 动 通 信 ， 人 们 把 二 者 合 称 为 无 线 移 动 通 信 。 从 最 初 的 电 报 开 始 经 过 150 多 年 的 现 代 电 信 的 发 展 是 来 自 各 界 的 成 千 上万 科 学 家 、 工 程 师 和 研 究 人 员 的 辛 勤 劳 动 的 结 果 。 他 们 当 中 只 有 少 数 独 立 负责 发 明 的 人 成 了 名

3、， 而 大 多 数 达 到 顶 点 的 发 明 是 许 多 个 人 的 成 果 。 这 里 汇 集了 部 分 对 于 无 线 电 通 信 发 展 中 起 到 重 要 作 用 的 历 史 人 物 。无 线 通 信 先 驱 克 拉 克1917 年 出 生 英 格 兰 的 Minehead。 在 苏 联 （ USSR） 发 射 第 一 个 人 造 地 球 卫 星Sputnik-1 前 12 年 ， 克 拉 克 于 1945 年 在 “无 线 世 界 ”中 发 表 文 章 建 议 利 用 静 止 卫 星 实 现世 界 范 围 的 无 线 电 覆 盖 。 从 此 ， 卫 星 通 信 成 为 世 界 通

4、系 统 的 非 常 重 要 的 组 成 部 分 。 克拉 克 的 其 它 发 明 有 地 球 观 测 的 卫 星 平 台 的 利 用 和 操 作 灵 活 的 低 加 速 的 星 际 间 飞 行 的 太阳 帆 。 巴 登（ Bardeen） 、 比 拉 特 恩 （ Brattain） 和 邵 克 莱 （ Shockley） ： 晶 体 管 是 由 在 美 国贝 尔 实 验 室 工 作 的 这 三 位 物 理 学 家 于 1947 年 发 明 的 。 晶 体 管 可 以 检 波 ， 放 大 ， 整 流并 能 将 其 打 开 和 关 闭 。 他 们 非 常 小 ， 便 宜 ， 能 耗 非 常 小 。

5、 莫 尔 斯1791 年 4 月 27 日 生 于 美 国 麻 萨 诸 塞 州 查 尔 斯 顿 市 。 1872 年 4 月 日 在 纽 约 城 去 世 。莫 尔 斯 是 电 磁 纪 录 电 报 的 发 明 者 ， 是 点 划 电 报 码 的 开 发 者 ， 即 称 为 莫 尔 斯 码 。 莫 尔斯 在 其 早 年 酷 爱 艺 术 ， 一 直 到 1832 年 ， 在 41 岁 的 时 候 ， 莫 尔 斯 完 成 了 他 的 电 报 的 设计 ， 在 1837 年 8 月 进 行 公 开 演 示 。 莫 尔 斯 提 出 专 利 申 请 ， 获 得 美 国 专 利 。 但 他 向 国 会申 请

6、贷 款 建 设 实 验 性 公 众 电 报 线 路 直 到 1843 年 才 获 得 批 准 。 最 后 在 1844 年 5 月 24日 莫 尔 斯 从 华 盛 顿 向 巴 尔 地 摩 （ 60 公 里 ） 发 送 了 他 的 第 一 次 电 报 。 虽 然 电 报 现 在 已 在很 大 程 度 上 被 较 多 的 现 代 通 信 业 务 代 替 ， 但 莫 尔 斯 的 最 初 的 概 念 仍 在 使 用 并 且 莫 尔 斯码 仍 然 保 持 为 发 送 信 息 的 通 用 标 准 。 贝 尔于 1847 年 4 月 3 日 生 于 苏 格 兰 的 爱 丁 堡 。 1922 年 8 月 2

7、日 在 Baddeck 去 世 。1876 年 3 月 10 日 贝 尔 在 美 国 波 斯 顿 宣 布 “瓦 特 森 先 生 来 了 ， 我 需 要 您 ”， 组 成 第 一 个智 能 句 子 在 电 话 线 里 传 送 。 虽 然 有 一 些 其 它 发 明 者 在 所 建 议 的 系 统 上 将 声 音 在 一 定 的 距离 传 送 ， 但 贝 尔 是 第 一 个 获 得 发 明 专 利 的 。 仅 在 两 年 后 ， 1878 年 3 月 25 日 他 做 出 了如 下 预 测 ： “电 话 电 缆 可 以 铺 在 地 下 或 架 空 ， 利 用 支 线 将 私 人 住 宅 ， 乡 村

8、 ， 商 店 ， 工厂 等 连 接 起 来 ， 通 过 主 电 缆 和 中 心 交 换 实 现 任 何 两 个 地 方 的 直 接 通 信 是 可 能 的 。 我 相 信 ，电 话 面 向 公 众 是 必 然 的 结 果 ， 不 仅 如 此 ， 我 确 信 ， 在 将 来 ， 电 线 将 不 同 城 市 的 电 话 公 司的 电 话 局 连 接 起 来 ， 一 个 人 能 够 与 不 同 地 方 的 人 打 电 话 ”。 贝 尔 不 但 在 29 岁 时 发 明了 电 话 ， 他 在 电 信 和 航 空 方 面 有 许 多 发 明 。 他 整 个 一 生 还 努 力 帮 助 聋 哑 人 。 马

9、 克 尼于 1874 年 4 月 25 日 生 于 意 大 利 的 宝 龙 那 （ Bolongna） 。 1937 年 7 月 20 日 在 罗马 去 世 。 作 为 一 个 学 生 的 马 克 尼 对 电 磁 和 赫 兹 波 的 应 用 特 别 感 兴 趣 。 1896 年 6 月 2日 他 申 请 了 他 的 第 一 个 关 于 无 线 电 的 专 利 。 马 克 尼 是 高 度 实 践 和 企 业 化 的 人 ， 他 很 快 将他 的 发 明 商 业 化 ， 并 于 1897 年 7 月 在 伦 敦 建 立 他 的 第 一 个 无 线 电 报 公 司 。 在 1899年 ， 他 操 纵

10、 发 送 跨 英 吉 利 海 峡 的 无 线 电 信 号 。 1901 年 发 送 了 跨 大 西 洋 （ 从 英 格 兰 的康 沃 尔 到 荷 兰 的 信 号 山 ） 的 信 号 。 1907 年 ， 开 通 了 大 西 洋 彼 岸 的 无 线 电 业 务 ， 1909年 他 获 得 了 诺 贝 尔 物 理 奖 。 1920 年 在 改 进 的 马 克 尼 公 司 演 播 室 开 始 声 音 广 播 。 在1924 年 ， 他 发 明 了 能 提 供 世 界 范 围 通 信 业 务 的 天 波 传 输 。 马 克 尼 的 一 生 都 贡 献 给 无 线电 通 信 的 发 展 并 由 他 自

11、己 或 其 领 导 的 公 司 共 获 得 近 800 项 专 利 。 波 波 夫1859 年 3 月 16 日 生 于 乌 克 兰 。 1906 年 1 月 13 日 在 圣 彼 得 堡 去 世 。 波 波 夫 是 圣彼 得 堡 附 近 的 Kronstadt 的 诺 罗 斯 皇 家 海 军 学 校 的 物 理 讲 师 。 在 赫 兹 演 示 他 的 电 磁 波 的存 在 之 后 ， 波 波 夫 进 行 了 利 用 接 收 机 监 测 电 磁 波 存 在 的 实 验 。 在 1895 年 5 月 7 日 向诺 罗 斯 物 理 和 化 学 学 会 演 示 了 他 的 实 验 ， 几 天 后 ，

12、 在 喀 琅 施 塔 德 斯 基 提 出 报 告 。 该 报 告的 结 论 是 试 验 的 目 的 ， “是 为 了 显 示 在 一 定 距 离 不 用 导 线 传 送 信 号 在 理 论 上 是 可 行 的 ，换 句 话 说 ， 发 送 无 线 电 报 ， 必 须 借 助 电 磁 发 射 ”。 斯 戳 格（ Strowger） ： 1838 年 生 于 Rochester 附 近 。 1902 年 去 世 。 在 1889 年 他 发 明 了自 动 电 话 交 换 机 ， 他 觉 察 到 由 于 设 计 或 差 错 ， 本 地 电 话 操 作 者 将 其 业 务 电 话 接 到 他 的竞 争

13、 对 手 的 电 话 局 。 因 此 ， 他 有 了 自 动 电 话 交 换 机 的 设 想 ， 根 据 这 个 思 想 终 于 在 美 国 的La Port( Indiana)安 装 了 世 界 第 一 个 商 用 自 动 交 换 机 。 考 劳 罗 夫（ Korolev） ： 1906 年 12 月 30 日 生 于 苏 联 的 Zhitomir。 1966 年 1 月 14 日 在 莫斯 科 去 世 。 从 1947 年 开 始 ， 考 劳 罗 夫 指 导 苏 联 火 箭 设 计 ， 在 1957 年 10 月 4 日 发 射了 第 一 颗 人 造 地 球 卫 星 。 他 负 责 指 导

14、 更 多 的 现 代 火 箭 的 开 发 工 作 。 火 箭 技 术 对 人 造 地 球卫 星 的 发 射 是 非 常 重 要 的 。 他 还 指 导 包 括 Molniya-1 通 信 卫 星 系 列 在 内 的 很 多 卫 星 的开 发 工 作 。 赫 兹1857 年 2 月 22 日 生 于 德 国 的 汉 堡 ， 1894 年 1 月 1 日 在 波 恩 去 世 。 赫 兹 在 于18871888 年 在 Karisruhe 大 学 发 现 电 磁 波 。 1887 年 赫 兹 验 证 了 电 磁 波 的 存 在 。 证 明了 麦 克 斯 威 尔 的 电 磁 场 的 理 论 。 赫 兹

15、 的 发 现 是 无 线 电 技 术 的 基 础 ， 也 是 后 来 广 播 和 电视 的 发 展 的 基 础 。 伏 特1745 年 2 月 18 日 生 于 意 大 利 的 科 摩 （ Como） ， 1827 年 3 月 5 日 在 科 摩 去 世 。伏 特 研 究 利 用 化 学 反 应 产 生 电 。 他 发 现 第 一 个 电 荷 ， 他 是 开 发 通 信 用 电 池 的 先 驱 。 特 斯 拉1856 年 7 月 10 日 生 于 塞 尔 维 亚 的 斯 密 廉 （ Smilian） 。 1943 年 1 月 7 日 在 纽 约 城去 世 。 特 斯 拉 研 究 交 流 电 和

16、 高 频 无 线 电 波 。 在 1899 年 他 演 示 了 不 用 导 线 传 送 电 能 的实 验 ， 并 在 美 国 克 罗 里 达 州 建 设 一 座 发 射 台 ， 它 可 以 清 楚 的 接 收 到 一 千 里 外 的 信 号 。他 发 明 了 两 个 电 路 间 感 应 耦 合 系 统 。 他 得 到 了 一 百 多 项 专 利 ， 例 如 电 容 器 的 制 造 ， 电 导体 的 绝 缘 ， 频 率 表 等 。 波 特1845 年 9 月 11 日 生 于 法 国 的 Magneux。 1943 年 3 月 28 日 在 法 国 的 Sceaux 去世 。 他 用 终 生 来

17、 开 发 一 种 快 速 印 字 电 报 。 当 他 成 功 的 改 进 了 各 种 装 置 后 ， 在 国 际 电 器 展览 会 上 演 示 了 能 同 时 发 送 六 种 信 息 的 设 备 。 波 特 系 统 在 全 世 界 的 地 面 和 水 上 通 信 链 路使 用 70 多 年 。 李 德 福 利 特（ Lee de Forest） ： 1906 年 他 在 夫 莱 名 的 二 极 管 上 又 加 上 一 个 电 极 ， 他 的 三 级 管改 善 了 接 收 并 可 以 进 行 放 大 。 无 线 通 信 技 术 无 线 技 术 给 人 们 带 来 的 影 响 是 无 可 争 议

18、的 。 如 今 每 一 天 大 约 有 15 万 人 成 为 新 的无 线 用 户 ， 全 球 范 围 内 的 无 线 用 户 数 量 目 前 已 经 超 过 2 亿 。 这 些 人 包 括 大 学 教 授 、仓 库 管 理 员 、 护 士 、 商 店 负 责 人 、 办 公 室 经 理 和 卡 车 司 机 。 他 们 使 用 无 线 技 术 的 方 式 和他 们 自 身 的 工 作 一 样 都 在 不 断 地 更 新 。 从 七 十 年 代 ， 人 们 就 开 始 了 无 线 网 的 研 究 。 在 整 个 八 十 年 代 ， 伴 随 着 以 太 局 域网 的 迅 猛 发 展 ， 以 具 有

19、 不 用 架 线 、 灵 活 性 强 等 优 点 的 无 线 网 以 己 之 长 补 “有 线 “所 短 ，也 赢 得 了 特 定 市 场 的 认 可 ， 但 也 正 是 因 为 当 时 的 无 线 网 是 作 为 有 线 以 太 网 的 一 种 补充 ， 遵 循 了 IEEE802.3 标 准 ， 使 直 接 架 构 于 802.3 上 的 无 线 网 产 品 存 在 着 易 受 其 他 微波 噪 声 干 扰 ,性 能 不 稳 定 ,传 输 速 率 低 且 不 易 升 级 等 弱 点 ， 不 同 厂 商 的 产 品 相 互 也 不 兼 容 ,这一 切 都 限 制 了 无 线 网 的 进 一

20、步 应 用 。 这 样 ， 制 定 一 个 有 利 于 无 线 网 自 身 发 展 的 标 准 就 提 上 了 议 事 日 程 。 到 1997 年 6月 ， IEEE 终 于 通 过 了 802.11 标 准 。 802.11 标 准 是 IEEE 制 定 的 无 线 局 域 网 标 准 ， 主 要 是 对 网 络 的 物 理 层 (PH)和 媒 质访 问 控 制 层 (MAC)进 行 了 规 定 ， 其 中 对 MAC 层 的 规 定 是 重 点 。 各 厂 商 的 产 品 在 同 一物 理 层 上 可 以 互 操 作 ， 逻 辑 链 路 控 制 层 (LLC)是 一 致 的 ， 即 MA

21、C 层 以 下 对 网 络 应 用是 透 明 的 （ 如 图 一 所 示 ） 。 这 样 就 使 得 无 线 网 的 两 种 主 要 用 途 -“(同 网 段 内 )多 点 接入 “和 “多 网 段 互 连 “， 易 于 质 优 价 廉 地 实 现 。 对 应 用 来 说 ， 更 重 要 的 是 ， 某 种 程 度 上 的 “兼 容 “就 意 味 着 竞 争 开 始 出 现 ； 而 在 IT 这 个 行 业 ， “兼 容 “， 就 意 味 着 “十 倍 速 时 代 “降临 了 。 在 MAC 层 以 下 ， 802.11 规 定 了 三 种 发 送 及 接 收 技 术 ： 扩 频 (Sprea

22、dSpectrum)技术 ； 红 外 (Infared)技 术 ； 窄 带 (NarrowBand)技 术 。 而 扩 频 又 分 为 直 接 序 列(DirectSequence,DS)扩 频 技 术 (简 称 直 扩 )， 和 跳 频 (FrequencyHopping,FH)扩 频 技 术 。直 序 扩 频 技 术 ， 通 常 又 会 结 合 码 分 多 址 CDMA 技 术 。 根 据 预 测 ， 今 后 几 年 ， 无 线 网在 全 世 界 将 有 较 大 的 发 展 ， 单 只 美 国 无 线 局 域 网 销 售 额 就 将 从 1997 年 的 2.1 亿 美 元增 加 到 2001 年 的 8 亿 美 元 。 无 线 通 信 的 应 用 这 一 应 用 已 深 入 到 人 们 生 活 和 工 作 的 各 个 方 面 ， 包 括 日 常 使 用 的 手 机 、 无 线电 话 等 ， 其 中 3G、 WLAN、 UWB、 蓝 牙 、 宽 带 卫 星 系 统 、 数 字 电 视 都 是 21 世 纪 最热 门 的 无 线 通 信 技 术 的 应 用 。