WCT1 无线通信技术导论

1. 无线通信概念

利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的通信方式。

三大属性：

• 振幅（强度、光强）
• 频率（波长）
• 波形（频谱分布）

电磁辐射是振荡且互相垂直的电场与磁场的结合。可见光也是一种电磁波。

电磁波的传播不需要依靠传输媒介。一般情况下，电磁波在气体、液体、固体中波速依次降低。电场、磁场和传输方向三者互相垂直。电磁波在传播的过程中会携带能量。

2. 电波传播方式

信息

大气层分层：最低层为对流层，厚度平均10-20公里，集中了大气90%的水气和3/4以上的大气质量，上面一层为平流层，再上面是电离层，而电离层也是分层的。

• 地表面波传播（频率小于5MHz且天线高度小于地面半波长，LF、VLF）
• 对流层电波视距传播（主导，频率在30MHz以上，VHF、UHF、SHF）
• 电离层电波反射传播（高频 HF）

电离层相当于由离子体构成的筛子，电波长时被反射，否则被透射。

3. 无线通信的工作方式

• 单向通信：一方发，另一方收
• 双向通信
  • 单工：交替发与收，不能同时收发
  • 半双工：一方可以同时收发
  • 全双工：双方可以同时收发

4. 无线通信的系统组成

信源 $\to$ 发信机 —— 天馈 ——| ~ |—— 天馈 —— 收信机 $\to$ 信宿

• 发信机：调制，输出射频载波
• 天馈系统
  • 天线：射频载波变换为空间电磁波，或其反变换
  • 馈线：将射频载波高效地送往天线
• 收信机：解调，恢复为信源信号

热点：无线接入（空中接口）

5. 各类通信现况

5.1 短波/超短波通信

短波利用电离层反射传播、超短波利用视距直线传播。短波便于灵活通信，如卫星互联网整合，军用保底通信场景等。超短波场景有数字集群专网建设等。

• 短波无需中继、抗毁能力强
• 超短波高带宽、低延迟、移动性好

5.2 微波通信

波长 1m ~ 1mm，在视距范围内传输信号。依靠中继站接力转发。

5.3 卫星通信

高轨道卫星用于国际长途、海事卫星、电视广播、军事通信等。
中低轨用于遥感侦测卫星移动通信等。

5.4 蜂窝移动通信

• 第一代：模拟话音，NMT、AMPS、TACS
• 第二代：数字话音 + 低速数据 GSM，PDC，...
• 第三代：多媒体业务 + 第二代

WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA

• 第四代：OFDM、多载波、自适应调制解调、MIMO、LTE与WiMax
• 第五代
  • 毫米波，大规模 MIMO
  • 高速移动通信系统
  • 基于业务的按需通信系统
  • 智能通信
  • 量子计算、区块链在无线通信
• 第六代：语义通信、天地一体化、通感一体...