无线通信的发展.doc

1、 目录 1无线通信 . 1 1.1 无线通信的定义 . 1 1.2 无线通信的基本概念 . 1 2无线通信的发展史 . 2 3无线通信的发展现状 . 5 3.1 无线通信现阶段的应用 . 5 3.2 国际无线通信技术的发展 . 6 3.3 我国无线通信技术的发展 . 7 3.3.1 电信， CDMA2000 EVDO+WiFi . 8 3.3.2 联通， WCDMA+HSPA . 9 3.3.3 移动， TD-SCDMA+HSDPA . 10 4无线通信的发展趋势 . 11 4.1 全球趋势：公众移动保持增长 宽带无线热点不断 . 11 4.2 热点解析：五大技术引领风骚 应用模式各展所长 .

2、 12 4.2.1 举世瞩目的 3G . 12 4.2.2 3.5GHz 宽带固定无线接入的推广应用 . 14 4.2.3 沸沸扬扬的 WLAN 标准之争 . 15 4.2.4 宽带无线技术新宠 WiMAX . 15 4.2.5 超宽带无线接入技术 UWB . 16 5总结 . 17 6指导老师意见 . 18 1 1 无线通信 1.1无线通 信的定义 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

3、无线移动通信。 1.2无线通信的 基本概念 （ 1）无线频段的划分 波段名称 频段（ f）范围 波长（）范围 长波 15 100KHz 20000 3000m 中长波 100 150KHz 3000 2000m 中短波 150 1500KHz 2000 200m 短波 1.5 30MHz 200 10m 超短波 30 300MHz 10 1m 微波 (分米波 ) 300 3000MHz 1m 10cm 微波（厘米波） 3 30GHz 10 1cm 微波（毫米波） 30 300GHz 1cm 1mm 微波（超毫米波） 大于 300GHz 小于 1mm （ 2） 我国常用移动通信使用频段 （ a）

4、 GSM900：上行： 890 915MHz，下行： 935 960MHz，每载波带宽 200 KHz； （ b） GSM1800：上行： 1710 1720MHz，下行： 1805 1815MHz，每载波带宽 200 KHz； （ c） CDMA2000：上行： 825 835MHz，下行： 870 880MHz，每载波带宽 1.23MHz； （ d） PHS： 1900 1920MHz，每载波带宽 300KHz； （ e） 集群：上行 806 821MHz，下行 851 866MHz，每载波带宽 25KHz； （ 3） 波长、频率 f 的关系为 c=f* 式中： c为光速，数值为 3 10

5、8m/s； f为频率， 单位为 Hz； 为波长， 单位为 m。 （ 4） 波传播的几种方式 a） 表面波传播：以绕射方式，沿着地球表面传播。 b） 天波传播：通过高空电离层反射传播。 c） 空间波传 播：通过直线传播和地面反射传播。 2 d） 散射传播：利用大气对流层和电离层的不均匀性来散射传播。 长波一般通过表面波传播；中波、短波一般通过表面波或天波传播；微波一般通过空间波、散射波传播。 （ 5） TDD、 FDD、 TDMA、 FDMA、 CDMA的区别 a） TDD（时分双工）收发信共用一射频频带，上、下行链路使用不同的时隙来进行通信。 b） FDD（频分双工）收发信使用一个不同的射频频

6、率来进行通信。 c） TDMA（ 时分多址 )传送给不同终端用户的信息通过同一载波的不同时隙来区分。 d） FDMA（频分多址）传送给不同终端 用户的信息通过不同载波来区分。 e） CDMA(码分多址 )传送给不同终端用户的信息通过不同码调制来区分。 2 无线通信的发展史 信息传输是人类社会生活的重要内容，古代的烽火到近代的旗语都是人们寻求快速远距离通信的手段。 1837 年，莫尔斯发明了电报，创造了莫尔斯电码，开始了通信的新纪元。 1865 年，英国的麦克斯韦总结了前人的科学成果，提出电磁波学说。 1876 年，贝尔发明了电话，能够直接将语言信号变为电能沿导线传送。 1887 年，德国科学家

7、赫兹（ Hertz）用一个振荡偶子产生了电磁波，在历史上第一次直接验证 了电磁波的存在。 1897 年 , 意大利科学家马可尼（ Marconi）在赫兹实验的基础上，实现了远距离无线电信号的传送，这个距离在当时不过一百码，但一年后他就实现了船只与海岸的通信。 1901 年 12 月 12日，马可尼做了跨越大西洋传送无线电信号的表演。这一次他把信号从英国的 Cornwall 发送到加拿大的 Newfoundland。马可尼因此获得 1909 年度诺贝尔奖。与他分享这一年度诺贝尔奖的是布劳恩（ Braun），因为布氏发现金属硫化物具有单向导电性，这一成果可用于无线电接收装置。 1904 年，英国科

8、学家弗莱明 （ Fleming）获得了一项专利，在专利说明书中描述了一个高频交变电流整流用的两极真空管，标志着进入无线电电子学时代 。 3 1906 年，美国科学家弗雷斯特（ Forest）发明了真空三极管，是电子技术发展史上第一个重要里程碑。 1906 年，美国科学家费森登（ Fessenden）在 Massachusetts 领导了第一次广播。 1912 年，英国科学家埃克尔斯（ Eccles）提出了无线电波通过电离层传播的理论，这一理论使得一群业余爱好者在 1921年实现了短波试验性广播。 同年，美国的费森登（ Fessenden）和 阿姆斯特朗（ Armstrong）改进了接收机的工作

9、方式，发明了 外差式接受系统，这种形式仍是目前许多无线电接收机的主要工作方式。 1938 年，美国科学家香农（ Shannon）指出，利用布尔（ Boole）代数能对复杂的开关电路进行分析，电子科学中一个崭新的分支就逐渐形成，发展起来。这就是电子计算机最初的理论，真正的电子计算机一般说来是 1942 年开始研制的 ENIAC（ Electronic numerical integrator and computer）。 这台计算机直到 1946年完成，它主要是为美国陆军阿贝尔丁检验基地计算弹道而设计的，共用了 18000 个真空管。 项目开始： 1943 完成： 1946 速度： 5000 次

10、每秒 输入 /输出： 卡片、光、开关、插头 占平面积： 1000 平方英尺 项目负责人： John Mauchly、 J. Presper Eckert ENIAC 共和了 18000 个电子管， 700000 只电阻， 10000 只电容，重 30吨，功率 40 千瓦，占地 170平方米，差不多有 10间房子大小，它的实际造价是大约 48万美元。 4 几乎与此同时，一个引起电子科学革命性变化的工作也在进行，这就是对半导体 器件的研制。而现今半导体器件几乎占领了电子科学所有特殊的和普通的领域。 1948 年，确切地说应是 1947 年 12 月 23日，第一只晶体管在贝尔实验室（ Bell T

11、elephone Laboratories）诞生，这是电子技术发展史上第二个重要里程碑。 用单晶锗研制成 n-p-n型晶体三极管，促成了电子技术小型化的发展，推动了固体物理和电子学的研究 。 第一只点接触型晶体三极管 晶体管的出世要归功于：肖克莱 Shockley 、 巴丁 Bardeen 、 布拉顿 Bratein 1902 年生于中国厦门 ） 。 他们分享 了 1956年度诺贝尔物理学奖肖克莱后来对美国旧金山西南端硅谷做出了开创性贡献。而巴丁则又与库柏（ Cooper）和施莱弗（ Schrieffer）由于对超导理论的贡献共享了 1972年度诺贝尔物理学奖。 晶体管 出现后，无线电技术及电

12、子学本身发生了巨大变化，得到了长足的发展。 20 世纪 60 年代，中、大规模乃至超大规模集成电 路的不断涌现，是电子技术发展史上第三个重要里 程碑。 1959 年，美国科学家基尔比（ Kilby）造出了世界上第一块集成电路。 1967 年研制成大规模集成（ LSI）电路。 1978 年研制成超大 规模集成（ VLSI）电路，从此电子技术进入了微电子技术时代。 随着半导体技术的发展，出现了许多电子技术新的分支。而今所谓三 C技术、三 A革命无一不是电子技术及半导体技术的发展所导致的直接结果。 三 C技术： Communication， Computer， Control 三 A革命： Fact

13、ory Automation， Office Automation， Home Automation 半导体技术的发展不仅影响了电子技术，也影响了其它技术的发展。如：冶金术，精加工，材料科学，化学等。 五十年代开始，半导体技术在 我国受到重视。一批从国外回来的著名科学家如：黄昆、谢希德等组织了一些有志之士开始了半导体专门化研究，他们那时培养的学生大多数已成为我国固体物理学或半导体技术界的学科带头人。 七十年代，我们几乎停止了进步。直到八十年代我国半导体技术才有开始有长足的发5 展。应该讲我们与国外的差距正在缩小。 20 世纪初首先解决了无线电报通信问题。接着又解决了用无线电波传送语言和音乐的问

14、题，从而开展了无线电话通信和无线电广播。以后传输图象的问题也解决了，出现了无线电传真和电视。 20世纪 30年代中期到第二次世界大战期间，为了防空的需要 ，无线电定位技术迅速发展和雷达的出现，带动了其他科学的兴起，如无线电天文学、无线电气象学等。 20世纪 50年代以来，宇航技术的发展又促进了无线电技术向更高的阶段发展。 无线电技术的发展是从利用电磁波传输信息的无线电通信扩展到计算机科学、宇航技术、自动控制以及其他各学科领域的。 3 无线通信的发展现状 3.1无线通信现阶段的应用 回顾通信发展的历史，我们发现了一个非常有趣有过程： 1832年莫尔斯发明了电报，它传送的信息是由众所周知的点划码组

15、成的，即人类最早的通信是采用数字方式进行的。以后贝尔又发明了电话，并由此造 就一个电信产业。一个多世纪以来，以电话服务为主的电信业走了一条成功之路，取得了极大的发展。然而随着人类社会的发展，电信业务也从早期的电报、电话发展到今天多种业务并存的局面，通信的规模也发生了翻天覆地的变化。随着科学技术的发展，现代通信又进入了数字时代。 20 世纪 90 年代信息革命的浪潮，建设信息高速公路的号角声，信息和知识爆炸式的增长，特别是因特网商用化后的迅猛发展，使传统的电信业受到巨大的震动和冲击。带给我们的启示是，问题的核心在于“信息”。在信息和知识已成为社会和经济发展的战略资源和基本要素的时代中，人们更 加

16、需要随时随地获取信息，原来点对点的固定电话通信方式已远不能满足需求了。人类需要宽带的无线通信技术，来满足多媒体化、普及化、多样化、全球化和个性化的信息交流。无线通信是指采用电磁波进行信息传递的通信方式。早在 1897 年，马可尼使用 800KHZ 中波信号进行了从英国至北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的线无电报通信试验，开创了人类无线通信的新纪元。在无线通信初期，受技术条件的限制，人们大量使用长波及中波进行通信。 20 世纪 20 年代初人们发现的短波通信，直到 20世纪 60 年代卫星通信兴起前，它一直是远程国际通信的重要 手段，并且目前对应急通信和军用通信依然有一定实用价值。 20 世纪

17、 40 年代到 50年代产生了传输频带较宽、性能较稳定的微波通信，成为长距离大容量地面干线无线传输的重要手段。模拟调频传输容量高达 2700路，亦可同时传输高质量彩色电视信号；尔号逐步进入中容量至大容量数字微波传输。 80年代中期以来，随着频率选择性色散衰落对数字微波传输中断影响的发现及一系列自适应衰落对抗技术与高状态调制与检测技术的发展，使数字微波传输产生了一个革命性变化。特别应该指出的是6 20世纪 80年代到 90年代发展起来的一整套高速多状态自适应编码调 制解调技术与信息号处理及信号检测技术，对现今卫星通信、移动通信、全数字 HDTV 传输、通用高速有线 /无线接入，乃至高质量磁性记录

18、等诸多领域的信号设计与信号处理及应用，发挥了重要作用。随着国民经济和社会发展的信息化，人们要通信息化开创新的工作方式、管理方式、商贸方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、医疗保健方式以及消费与生活方式。 3.2国际无线通信技术的发展 无线通信也从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段。 第一阶段为 20年代初至 50 年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子管 技术，至该阶段末期才出现 150MHZVHF 单工汽车公用移动电话系统 MTS。 第二阶段为 50年代到 60 年代，此时频段扩展至 UHF450MHZ，器件技术已向半导体过渡，大都为移动环境中的专用系统，

19、并解决了移动电话与公用电话网的接续问题。 第三阶段为 70年代初至 80 年代初频段扩展至 800MHZ，美国 Bell 研究所提出了蜂窝系统概念并于 70年代末进行了 AMPS试验。 第四阶段为 80年代初至 90 年代中，为第二代数字移动通信兴起与大发展阶段，并逐步向个人通信业务方向迈进；此时出现了 D-AMPS、 TACS、 ETACS、 GSM/DCS、 cdmaOne、 PDC、PHS、 DECT、 PACS、 PCS 等各类系统与业务运行，频段扩展至 900MHZ1.9GHZ，而且除公众蜂窝电话通信系统外，无线寻呼系统、无绳电话系统、集群系统、无中心多信道选址移动通信系统等各类移动

20、通信手段适应用户市场需求同时兴起并各显神通。 第五阶段为 90年代中至今，随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第三代移动通信开始兴起，其全球标准化及相应融合工作与样机研制和现场试验工作在快速推进，包括从第二代至第三代移动通信的平滑过 渡问题在内。对于第三代移动 TMT-2000纷纷参与标准的制定，经多次融合努力在 1999年 10月 25 日至 11月 5日芬兰赫尔辛基召开的 ITU-RTG8/1 第 18次会议上 5类 RTT 技术标准共6种方案成为最终结果。中国的 TD-SCDMA 方案也已成为其中之一。应该指出， UTRAWCDMADS及 TI

21、Acdma2000MC 的相应起步样机已经诞生，包括以 GSM、 csmaOne 后向兼容为基础的第二代半过渡设备（ G） EDGE、 cdmaIS-95BHDR（ 2.4Mbit/s峰值速率， 64QAM调制）及 cdma2000-1X等亦已 推出。 此外，为接续 Internet 移动游览应用的无线应用协议（ WAP）与无线连接技术蓝牙（ Bluetooth）已经产生。从网络的角度来看，接入网可分成有线接入网和无线接入网、光缆同轴混合接入网、铜线电缆、对绞线、电话（一般为铜线）接入网等等；无线接入技术是近些年迅速发展起来的新技术领域，它从概念上产生了一个重大的飞跃，即不需要缆线类物理传输媒

22、质而采用无线传播手段来代替部分接入网甚至入网的全部，从而达到降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。无线接入网品种繁多，如移动卫生系统，蜂窝7 移动通信系统，集群通信系 统，一点到多点微波通信系统，微波蜂窝的无线本地接入系统（ PHS、 PAS、 PACS、 DECT）等。短距离之内的接入技术主要有蓝牙（ Bluetooth）、红外线、 DECT、 IEEE802.11 和共享无线接入协议（ SWAP） /（ HomeRF）等系统。继广域网（ WAN、Wind、 AreaNetwork）、城域网（ MAN、 MetropolitanAreaNetwork）、局域网（ LAN、LocalAre

23、aNetwork）之后，最近人们又提出了“无线个域网”（ WPAN、WirelessPersonalAreaNetwork）。这一新概念将小范围应用提升至网络理论的高度。在短短的时间， WPAN 成为一个受人瞩目的新热点， WPAN 的研究组成立不到 1上，就演变为IEEE的专门工作组 IEEE802.5（即 WPANWorkingGroup，于 1999 年 3月成立），可见其受重视的程度。 比较而言， Bluetooth 系统更具有代表性，它正根据 WPAN 的概念向前发展。事实上，Bluetooth 和 WPAN 的概念相辅相成， Bluetooth 已经是 WPAN的一个雏形。从它最初

24、由Ericsson， IBM， Inter， Nokia 和 Toshiba 公司 作为原始发起组织而推出， 1年多时间已吸引了近 2000 个国际上有影响的公司参与。 1999 年底，美国的 4家公司 3COM， Lucent，Microsoft 和 Motorola，与上述 5公司一样作为 Bluetooth 的发起组织，使它在与 SWAP、IEEE802.11 等类似应用标准的竞争中脱颖而出，发展前景更加明朗。为了推动 Bluetooth的发展， Bluetooth 的标准是非专利的， Bluetooth 已成为目前通信领域的一个新热点，预计不远的将来就可成为小范围无线多媒体通信的国际标

25、准。总之，无线通信技术前景一片光明。 3.3我国无线通信技术的发展 当前，中国是世界各国通信技术运营商和设备制造商关注的焦点，大家都希望在中国的市场上占有自己的发展空间和市场份额。移动通信在中国发展十分迅速，中国移动通信的走向一直为世人所瞩目。 1987 年 11 月，我国广东正式开通了第一个 TACS制式模拟蜂窝移动通信系统，实现了移动电话用户“零”的突破。 1994 年底，广东又首先开通了 GSM 数字蜂窝移动通信系统，至 1995 年，全国已 15 个省、市也相继开通了 GSM移动通信网。迄今为止，全国各省、自治区、直辖市面上都建设了 GSM 网，实现了国内和国际的 全自动漫游。目前我国

26、正在积极准备在 21世纪初期开展第三代移动通信的商用试验。 从 1987年至今，我国移动电话用户数的增长很快，尤其是 GSM网更是以人们始料不及的速度在迅猛发展。这主要是因为 GSM 系统在技术和经济方面均比 TACS系统有较大的优势，更重要的是我国在 GSM 运营领域引入了竞争机制，促进了 GSM网的发展。我国的移动通信用户已超过了 8000 万，位居世界第二。 近 10年来，我国在移动通信领域的科研、设备生产等方面也取得了可喜的进步。国产移动通信设备 交换系统、基站和手机等都已经投入生产，并陆续投放市场，第 三代移8 动通信系统的开发和研究也正与世界同步。可见，中国无线通信在运营业与制造业

27、上已取得了第一阶段的成功。 3.3.1 电信， CDMA2000 EVDO+WiFi CDMA2000就是第三代 CDMA，适用于 3G CDMA的 TIA规范称为 IS-2000，也就是 CDMA2000。 一、主导运营商： 天翼通；国内获得 CDMA2000 运营权的是中国电信；国外的 CDMA2000 运营商主要有Verizon Wireless（美国）、 Reliance（印度）、 Vivo（巴西）、 Sprint（美国）、 KDDI（日本）、 SK 电讯（韩国）等等。 二、 技术特点： CDMA 码分多址（ Code-Division Multiple Access）技术是近年来在数

28、字移动通信进程中出现的一种先进的无线扩频通信技术，其具有频谱利用率高、话音质量好、容量大、覆覆盖广等特点，其新的 CDMA2000 标准由 3GPP2 组织制订，版本包括 Release 0、 Release A、 EV-DO和 EV-DV。其中 EV-DO 又是其发展的主流，其全称为 CDMA2000 1x EV-DO，正是它的出现让 CDMA2000 得以成为 3G时代的三大主流标准之一。 而 CDMA2000 1x EV-DO标准在演进过程中又发展了多个版本，如 Rel.0、 Rev.A、 Rev.B以及 UMB、 UMB+等。目前在全世界范围内正式商用的主要有 EV-DO Rel.0

29、标准以及 EV-DO Rev.A 标准。目前多数主流电信运营商采用的都是 EV-DO Rev.A 标准，中国电信也是如此。 1x EV-DO Rel.0 系统已可在 1.25MHz 载频上提供下载和上行峰值速率分别达2.4Mbit/s、 153.6kbit/s 的无线数据业务。而 1x EV-DO Rev.A 系统更是在其基础上更 进一步，其通过多项关键技术的应用，使得系统综合性能得到全面提升，可在 1.25MHz 载频上提供下载和上行峰值速率分别达 3.1Mbit/s、 1.8Mbit/s 的无线数据业务，能更好的满足用户对非称数据业务的需求。 此外，虽然 EV-DO 的后续演进技术 Rev

30、.B，比 Rev.A 能提供更大的数据传输速度（下载 73.5Mbit/s 上行 27Mbit/s，占用 20MHz 带宽情况下），但就目前来看， Rev.A 仍是最具价性比的选择，其接近 ADSL宽带 的速度，已能良好的满足目前互联网应用的需求。 三、 可实现带宽： 从上可知，目前被广为接纳与使用的 CDMA2000 1x EV-DO Rev.A 系统理论上能提供下载和上行峰值速率分别达 3.1Mbit/s、 1.8Mbit/s 的无线数据带宽，但在实际应用中，运营商一般不会提供全部的带宽。 全球最大 CDMA运营商 Verizon Wireless 使用的也是 EV-DO Rev.A 技术

31、，其可实际提供 600Kbit/s 1.4Mbit/s 的下载速度，上行速度可达 500 800Kbit/s。中国电信的 EV-DO Rev.A 则实际提供 1.2Mbit/s 左右的下载速度，这样的速度相信 是个较理想的速度，在这样的速率下，一般的网络电视播放已能较流畅的进行。 9 四、 设备主要提供商： 中兴、阿尔卡特朗讯、华为、北电等厂商都是国内 CDMA2000 网络设备的提供商。 五、 发展态势： 2009 年是中国电信进行 CDMA2000 布局的重要一年，在 2009 年，中国电信将在国内大城市及中型城市的重点城区实现近 8成的 EV-DO覆盖，在 2010年将在中小城市推广 E

32、V-DO，以达到全部 C网 EV-DO 覆盖 8 成的目标。 此外，值得关注的是，为了更好的实现强强联合， WiFi无线宽带技术也是中国电信在推广 CDMA2000 之际重点推广的目标。虽然目前国内对 WiFi 用于通讯业的态度还不太明了，但中国电信已率先将 WiFi 集成于 CDMA 上网卡及手机上。通过这类加载了 WiFi 功能的融合类新产品，用户可以使用该项业务实现在 Wi-Fi热点地区的更高速无线上网和资源共享，这必将加大 3G 用户对中电信产品的关注度。 3.3.2 联通， WCDMA+HSPA WCDMA 全名是 Wideband CDMA（宽带分码多工存取），是具备代表性的 3G

33、移动通信技术， WCDMA 可支持 384Kbps 2Mbps 的数据传输速率。 一、 主导运营商 ： 中国联通（新联通，成立于 2008 年 10月 15日，由中国联通、中国网通合并而成。）是国内 WCDMA的主导运营商。全球 WCDMA 用户累计已达 3亿户，日韩、欧洲都有一些 WCDMA运营商，如日本电信、澳大利亚 Telstra、爱尔兰 O2、葡萄牙 Vodafone 等，预计在今年全球将再部署约 50个 WCDMA商用网络、 50个 HSDPA商用网络和 120个 HSUPA 商用网络。 二、 技术特点： WCDMA（宽带码分多址）有 Release 99、 Release 4、 R

34、elease 5、 Release 6 等版本。采用直接 序列扩频码分多址（ DS-CDMA）、频分双工（ FDD）方式，码片速率为 3.84Mcps，载波带宽为 5MHz。基于 Release 99/Release 4 版本，可在 5MHz 的带宽内，提供最高 384kbps的用户数据传输速率。在同一些传输通道中，它还可以提供电路交换和分包交换的服务，因此，消费者可以同时利用交换方式接听电话，然后以分包交换方式访问因特网，这样的技术可以提高移动电话的使用效率，使得用户可以超过越在同一时间只能做语音或数据传输的服务的限制。 WCDMA 基于 R99的版本能提供最大 2Mbit/s 的传输速率，从目前技术上来看，支持和提供 HSDPA，部分网络开始提供 HSUPA商业应用成为 WCDMA 发展的主流。 HSPA（包含 HSDPA、HSUPA 等技术）技术作为 WCDMA 的增强型无线技术能够有效提高系统的频谱效率和码资源效率，是一种提升网络性能和容量的有效方式。 HSPA的引入对原有 WCDMA版本基本没有影响，可以保证 WCDMA网络性能的稳定和平滑演进。而目前中国联通所采用的技术也将是以WCDMA+HSDPA 为主导，而 HSUPA 是否建设取决于成本、终端等方面进展。