一、概述
無線通信嚴格意義上應(yīng)分為無線電波通信和無線光波通信。無線光波通信由于其光波在陸上自由空間的傳播特性,目前的技術(shù)應(yīng)用不是很廣泛。因此,現(xiàn)在通常我們大家所說的無線通信多是指無線電波通信,無線通信屬于通信系統(tǒng)中傳輸網(wǎng)絡(luò)的一種;無線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)與有線通信傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡(luò),兩者只是傳輸信道的差別。
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1、定義
根據(jù)國際電信聯(lián)盟(ITU)的《無線電規(guī)則》,電信(telecommunication)定義為利用有線電、無線電、光或其它電磁系統(tǒng)對于符號、信號、文字、圖像、聲音或任何性質(zhì)的信息的傳輸、發(fā)射或接收。而無線電通信(radio communication)則為使用無線電波的電信。
根據(jù)GB/T 2900.54《電工術(shù)語 無線電通信 發(fā)射機、接收機、網(wǎng)絡(luò)和運行》中隊無線電波(radio waves)的定義是:不通過人為導(dǎo)引而在空間傳播的電磁波,其頻率通常在3000GHz以下。頻率3000GHz左右的電磁波既可以視為電波,也可以視為光波。作為信息傳輸載體的無線電波都具有一定的頻率和波長,即位于無線電頻譜中的一定位置,并占據(jù)一定的寬度。無線電頻譜是電磁譜的一部分。無線電頻譜(radio spectrum)一般指9kHz~3000GHz頻率范圍內(nèi)發(fā)射無線電波的無線電頻率的總稱。
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2、無線電通信的由來
1873年麥克斯韋爾建立了電磁場理論;1887年赫茲驗證了電磁波的存在;1895年意大利的馬克尼發(fā)明了無線電,開啟了無線電波的實際應(yīng)用。隨后,馬可尼和俄國的波波夫分別利用電磁波傳遞電報碼的試驗獲得成功,開創(chuàng)了人類使用無線電通信的紀元。再后來隨著通信技術(shù)的發(fā)展,利用無線電波開展的通信業(yè)務(wù)種類越來越多。
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二、關(guān)于無線電頻率
1、無線電頻率的概念
對于無線電通信,無論是無線電通信技術(shù)的采用和無線電業(yè)務(wù)的應(yīng)用,都離不開無線電頻率,無線電頻率是無線電通信中一個非常重要的概念。在GB/T 2900.54中對無線電頻率(RF,Radio Frequency)的定義為:周期性無線電波的頻率或?qū)?yīng)的周期性電磁振蕩的頻率。可見,無線電頻率是指無線電波的電磁振蕩的周期性變化,變化值越大,其頻率越高。無線電頻率是自然界中存在的一種電磁波,是一種看不見摸不著、而又真實存在的物質(zhì),是一種各國可均等獲得的寶貴自然資源,它具有以下六種特征:有限性;排他性;復(fù)用性;非耗竭性;固有的傳播特性和易污染性,其具體釋義詳見下表2-1。
表2-1:無線電頻率的特征
2、無線電頻率的劃分
為了使不同頻率的無線電波傳輸不同無線電業(yè)務(wù),且互相之間不受影響,必須進行頻率的劃分,讓不同的通信業(yè)務(wù)傳輸使用相應(yīng)的頻率范圍(即頻段)。《無線電規(guī)則》中對(頻段)的劃分給出了明確的定義,詳見下表2-2中。無線電頻率規(guī)劃可分為國際頻率規(guī)劃和國內(nèi)頻率規(guī)劃。國際無線電頻率規(guī)劃是依據(jù)國際電聯(lián)(ITU)通過的具有法律效力的《無線電規(guī)則》,它形成全球無線電通信共同遵守的框架。通常是由ITU定期召開的世界無線電通信大會(WRC)確定和修改。
表2-2:無線電頻段的劃分的定義
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國內(nèi)頻率規(guī)劃一般是由各國政府依據(jù)《無線電規(guī)則》,結(jié)合各國的具體情況實施。在我國通常由國務(wù)院的通信管理部門研究制定《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》,它成為我國無線電頻率規(guī)劃的法律依據(jù)。
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三、無線電波的傳播
由于無線電波的傳輸介質(zhì)是自由大氣空間,因此,無線電通信必須要研究和利用無線電波傳播的基本特性和傳播特性,以保障無線電通信的傳輸質(zhì)量和效率。其基本特性包括方向性、能量密度、特性阻抗、極化形式、輻射與散射等。傳輸特性包括抗衰耗/衰落特性、抗干擾特性、提高頻率利用率特性等等。
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四、關(guān)于無線電業(yè)務(wù)
1、概念
根據(jù)《無線電規(guī)則》以及我國國家標(biāo)準GB/T 13622《無線電管理術(shù)語》中的定義,無線電通信業(yè)務(wù)(radio communication service)是指為電信用途所進行的無線電波的傳輸、發(fā)射及接收。因此,無線電業(yè)務(wù)是與無線電頻率密切相關(guān),即各項無線電業(yè)務(wù)應(yīng)嚴格按照《無線電規(guī)則》劃定的頻段來開展。
2、分類與定義
一百多年來,隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,無線電通信應(yīng)用非常廣泛,可提供各種的無線電業(yè)務(wù),來滿足人類的需求。依據(jù)《無線電規(guī)則》以及我國國家標(biāo)準GB/T 13622,將無線電業(yè)務(wù)通常分為地面無線電業(yè)務(wù)和空間無線電業(yè)務(wù),一共有30余種。地面無線電業(yè)務(wù)主要分固定業(yè)務(wù)、移動業(yè)務(wù)、廣播業(yè)務(wù)和無線電測定業(yè)務(wù),移動業(yè)務(wù)又分為陸地、水上和航空移動業(yè)務(wù)。陸地移動業(yè)務(wù)主要分為公眾移動通信業(yè)務(wù)和專用移動通信業(yè)務(wù)。等等。
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五、無線電通信網(wǎng)絡(luò)
1、系統(tǒng)的構(gòu)成
對于無線電通信系統(tǒng)應(yīng)是有發(fā)信部分、收信部分和空間傳輸媒介三部分組成,如下圖5-1所示。發(fā)信部分和收信部分利用自由空間傳輸媒介連接,此時收發(fā)雙方遵守共同的空中接口規(guī)范,自由空間媒介傳輸?shù)氖菬o線射頻信號。無線電通信通常大多為雙工的,即通信雙方都配置收/發(fā)設(shè)備。發(fā)信部分的設(shè)備應(yīng)包括發(fā)信機、發(fā)射天線及饋線等;收信部分的設(shè)備應(yīng)包括接收天線、饋線和接收機。這些設(shè)備的基本功能簡單描述詳見下表5-1中。為了提高無線電通信質(zhì)量,不同業(yè)務(wù)的收/發(fā)信設(shè)備將會配置不同的功能單元;為了提高天線轉(zhuǎn)換效率,將有不同形式的天線,以適應(yīng)于不同的無線電通信網(wǎng)絡(luò),包括如今廣泛使用的多輸入多輸出天線(MIMO)等形式。
圖5-1:無線電通信系統(tǒng)示意圖
表5-1:無線電通信系統(tǒng)基本組成設(shè)備的功能簡述
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2、無線電通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
在現(xiàn)代無線電通信系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用中,通常可分為長距離無線電通信網(wǎng)絡(luò)、短距離無線電通信網(wǎng)絡(luò)及異構(gòu)無線電通信網(wǎng)絡(luò)。它們往往可形成點對點或點對多點或多點對多點的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
長距離無線電通信系統(tǒng)主要適用于長途傳輸網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,像我們常用到的如微波通信、衛(wèi)星通信、短波通信等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的通信雙方的設(shè)備(收/發(fā))通常是對等的。
欲詳細了解相關(guān)長距離無線電通信系統(tǒng)介紹的請進入:微波通信系統(tǒng);衛(wèi)星通信系統(tǒng);短波通信系統(tǒng)
短距離無線電通信系統(tǒng)主要適用于無線接入網(wǎng)絡(luò)之中,以實現(xiàn)通信終端的移動性,即形成移動通信系統(tǒng)。移動通信系統(tǒng)是無線電通信的一大特點,此時系統(tǒng)的通信雙方的設(shè)備(收/發(fā))往往是不對等的,核心網(wǎng)側(cè)的設(shè)備稱之為基站設(shè)備,且是固定的;用戶側(cè)的設(shè)備稱之為終端設(shè)備,且為移動的。移動通信系統(tǒng)又分為公用移動通信系統(tǒng)和專用移動通信系統(tǒng)。公用移動通信系統(tǒng)如目前熱門的公用數(shù)字蜂窩式移動通信系統(tǒng),另外還有過去曾使用的無線市話系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)等;專用移動通信系統(tǒng)的種類較多,如集群通信系統(tǒng);室內(nèi)分布系統(tǒng);固定無線接入系統(tǒng)(包括3.5GHz系統(tǒng)、26GHz系統(tǒng)、SCDMA系統(tǒng)等);移動無線接入系統(tǒng)(包括WMAN、WLAN、WPAN(含UWB及藍牙)等);及其它VHF/UHF通信系統(tǒng)(包括業(yè)余無線電系統(tǒng)、無中心多信道選址系統(tǒng)、對講機系統(tǒng)等);等等。而異構(gòu)無線電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要用于為提高無線網(wǎng)絡(luò)效率(如頻譜效率、覆蓋效率、抗擾效率等)而采用的相應(yīng)技術(shù),如Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、自組織無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(SON)、無線Mesh網(wǎng)絡(luò)等。
欲詳細了解相關(guān)公用移動通信系統(tǒng)介紹的請進入:數(shù)字蜂窩系統(tǒng);無線市話系統(tǒng)
欲詳細了解相關(guān)專用移動通信系統(tǒng)介紹的請進入:集群通信系統(tǒng);室內(nèi)分布系統(tǒng);固定無線接入系統(tǒng);移動無線接入系統(tǒng)
欲詳細了解相關(guān)異構(gòu)無線電網(wǎng)絡(luò)介紹的請進入:Ad hoc網(wǎng)絡(luò);無線Mesh網(wǎng)絡(luò)
六、無線電管理
由于無線電通信的通信信道是大氣空間,無線電管理則是無線電通信的必備保障機制。無線電管理的首要任務(wù)是無線電頻率規(guī)劃。隨著無線電業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展,無線電頻率資源越來越緊張,如何解決頻率資源短缺,有效合理地開發(fā)、利用無線電頻率資源,滿足各行各業(yè)對無線電頻率日益增長的需求,已成為世界無線電管理面臨最主要的課題。隨著衛(wèi)星通信的不斷發(fā)展,對衛(wèi)星軌道的管理也成為無線電管理的重要的一部分。無線電管理的其他任務(wù)還包括無線電臺站(指無線電收發(fā)信機)的管理、電磁兼容(EMC)分析、無線電監(jiān)測和監(jiān)督檢查、無線電發(fā)射設(shè)備的管理等等。在我國,目前是由設(shè)在工業(yè)和信息化部的無線電管理委員會行使我國政府的無線電管理職能。
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