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这里主要介绍相关无线通信的通用的技术和一些专门的无线通信网络技术。主要有无线电基础部分、无线电通信网络部分和无线电管理部分三大部分。包括无线电基础部分的无线信道技术、抗衰落技术、频率频谱技术、扩频技术等;无线电通信网络部分的短波通信技术、VHF/UHF通信技术、室内覆盖技术、SON技术、专业移动通信技术及寻呼技术等;无线电管理部分的频率资源管理、卫星轨道资源管理、无线电电磁干扰管理、无线电台站及设备管理、检测与监控管理等

无线通信网络简介

无线通信严格意义上应分为电波通信和光波通信,现在通常我们大家所说的无线通信一般是指无线电波通信,无线通信属于通信系统中传输网络的一种。根据国际电信联盟《无线电规则》,电信(telecommunication)定义为利用有线电、无线电、光或其他电磁系统对于符号、信号、文字、图像、声音或任何性质的信息的传输、发射或接收。无线电通信则为使用无线电波的电信。无线电波定义为频率在3000GHz以下,不用人工波导而在空间传播的电磁波。作为信息传输载体的无线电波都具有一定的频率和波长,即位于无线电频谱中的一定位置,并占据一定的宽度。无线电频谱(radio spectrum)一般指9KHz~3000GHz频率范围内发射无线电波的无线电频率的总称。无线电频谱是电磁谱的一部分。

1873年麦克斯韦尔建立了电磁场理论。1887年赫兹验证了电磁波的存在。1895年意大利的马克尼发明了无线电,开启了无线电波的实际应用价值。随后,马可尼和俄国的波波夫分别利用电磁波传递电报码的试验获得成功,开创了人类使用无线电通信的纪元。

由于无线电波的传输介质是在自由空间中,因此无线电通信必须要研究它的基本特性和传播特性。基本特性包括其方向性、能量密度、特性阻抗、极化形式、辐射与散射等。传输特性包括抗衰落特性、抗干扰特性、提高频率利用率特性等等。

对于无线电通信,无论是无线电通信技术的采用和无线电业务的应用,都离不开无线电频率,无线电频率是自然界中存在的一种电磁波,是一种看不见摸不着、而又真实存在的物质,是一种各国可均等获得的宝贵自然资源,它具有以下六种特性:第一,有限性。由于较高频率上的无线电波的传播特性,目前人类对于3000GHz以上的频率还无法开发和利用,使得无线电业务不能无限地使用较高频段的无线电频率;尽管使用无线电频谱可以根据时间、空间、频率和编码四种方式进行频率的复用,但就某一频段和频率来讲,在一定的区域、一定的时间和一定的条件下使用频率也是有限的。第二,排他性。无线电频谱资源与其他资源具有共同的属性,即在一定的时间、地区和频域内,一旦被使用,其他设备是不能同时再用的。第三,复用性。虽然无线电频谱具有排他性,但在一定的时间、地区、频域和编码条件下,无线电频率是可以重复使用和利用的,即不同无线电业务和设备可以频率复用和共用。第四,非耗竭性。无线电频谱资源又不同于矿产、森林等资源,它是可以被人类利用,但不会被消耗掉,不使用它是一种浪费,使用不当更是一种浪费,甚至由于使用不当产生干扰而造成危害。第五,固有的传播特性。无线电波是按照一定规律传播,是不受行政地域的限制,是无国界的。第六,易污染性。如果无线电频率使用不当,就会受到其他无线电台、自然噪声和人为噪声的干扰而无法正常工作,或者干扰其他无线电台站,使其不能正常工作,使之无法准确、有效和迅速地传送信息。

为此,无线电管理成为无线电通信的必备保障机制。无线电管理的首要任务是无线电频率规划。随着无线电业务的迅速发展,无线电频率资源越来越紧张,如何解决频率资源短缺,有效合理地开发、利用无线电频率资源,满足各行各业对无线电频率日益增长的需求,已成为世界无线电管理面临最主要的课题。无线电频率规划可分为国际频率规划和国内频率规划。国际无线电频率规划是依据国际电联(ITU)通过的具有法律效力的《无线电规则》,它形成全球无线电通信共同遵守的框架。一般是由国际电联召开的世界无线电通信大会(WRC)确定和修改(一般每3年左右召开一次;95年由原世界无线电行政大会(WARC)改为WRC)。国内频率规划一般是由各国政府依据《无线电规则》,结合各国的具体情况实施。在我国通常由国务院的通信系管理部门研究制定《中华人民共和国无线电频率划分规定》,它成为我国无线电频率规划的法律依据。随着卫星通信的不断发展,对卫星轨道的管理也成为无线电管理的重要的一部分。无线电管理的其他任务还包括无线电台站的管理、电磁兼容(EMC)分析、无线电监测和监督检查、无线电发射设备的管理等等。在我国,目前是由设在工业和信息化部的无线电管理委员会行使我国政府的无线电管理职能。

一百多年来,随着通信技术的不断发展,无线电通信应用非常广泛,可提供各种的无线电业务,来满足人类的需求。依据《中华人民共和国无线电频率划分规定》,在第一章中将无线电业务通常分为地面无线电业务和空间无线电业务,一共有30余种。地面无线电业务主要分固定业务、移动业务、广播业务和无线电测定业务,移动业务又分为陆地、水上和航空移动业务。陆地移动业务主要分为公众移动通信业务和专用移动通信业务。等等。

在现代无线通信网络的技术应用中,像我们常用到的短波通信、微波通信、卫星通信、移动通信(公用和专用)等,以及近些年来在接入网中比较热门的如WLANWMANUWB及蓝牙等均属于广泛应用的无线电通信技术,而像Ad hoc网络、自组织无线网络技术(SON)、无线Mesh网络等也正在被广泛的应用。另外,为了实现无线信号(应用较多的是蜂窝移动通信信号等)在特殊区域(如室内、地下、隧道等)的广覆盖,而产生了室内覆盖技术(或称为分布系统)。因此:

在这里无线通信网络专业内主要介绍包括下图所示的相关内容,其他无线技术将在相应通信专业内介绍。

无线网络图

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