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文件名称:无线通信的发展历程.docx
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更新时间:2025-05-28
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文档摘要

起源阶段

电磁波的发现

1887年,德国科学家赫兹(Hertz)用一个振荡电偶极子产生了电磁波,在历史上第一次验证了电磁波的存在。1888年,赫兹将这些成果汇总在《论动电效应的传播速度》一文中,这一年成为近代科学发展史上具有里程碑意义的一年,由法拉第开创、麦克斯韦总结的电磁理论,至此才获得了试验验证,而电磁波也因此被命名为赫兹波。

早期信号传输装置

俄国科学家波波夫提出电磁波可以用来向远处发送信号,并于1894年改进了赫兹的实验装置,即利用撒了金属粉末的检波器,通过架在高空的导线,记录了大气中的放电现象,这是世界上第一台无线电接收机。一年以后,他又在彼得堡大学两幢相距250m的大楼之间表演了无线电通信,传送了世界上第一份无线电报。

无线通信开端

1897年,意大利科学家马可尼在英国西海岸成功测试跨海(距离为4.5km)无线通信,一周后又把测试距离扩大到14.5km。他还在意大利拉斯佩齐亚建设地面站,同19km外的一艘战舰建立起无线通信,用无线电实现了人类历史上第一次海对地的无线通信。在这一年,马可尼使得无线电被欧洲一些国家正式认可,这被认为是无线通信的开端,从那时起无线通信射频(RadioFrequency,RF)技术正式诞生了,马可尼也被称为无线电之父。

跨洋通信实现

1901年,马可尼做了跨越大西洋传输无线电信号的表演,他把信号从英国的康沃尔发送到了加拿大的纽芬兰,他因此获得1909年诺贝尔物理学奖,这一成果为无线通信的进一步发展奠定了坚实基础。

发展阶段

理论与新设备的出现

1912年,英国科学家埃克尔斯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年实现了短波实验性广播;同年,美国的费森登和阿姆斯特朗改进了接收机的工作方式,发明了超外差接收系统,这种工作形式仍是目前许多无线电接收机的主要工作方式。

公用汽车通信与卫星通信

1946年,首个公用汽车通信系统诞生;1948年,晶体管和香农的信息论理论诞生,奠定了现代通信的理论基础;1962年,同步卫星晨鸟发射成功,实现了商业化卫星通信,同时蜂窝通信概念也被提出。

移动通信从1G到5G

1G(模拟移动通信时代):1986年,第一套移动通讯系统在美国芝加哥诞生,采用模拟讯号传输,模拟式为代表在无线传输采用模拟式的FM调制,将介于300Hz到3400Hz的语音转换到高频的载波频率MHz上。1G主要系统为AMPS,另外还有NMT及TACS,该制式在加拿大、南美、澳洲以及亚太地区广泛采用。国内在1987年的广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统正式启动,当时人们使用的是大块头的摩托罗拉8000X,俗称大哥大。但模拟通信系统有着很多缺陷,经常出现串号、盗号等现象,1999年A网和B网被正式关闭。

2G(数字移动通信时代):起源于90年代初期,主要采用数字的时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)技术。第二代移动通信数字无线标准主要有欧洲的GSM和美国高通公司推出的IS-95CDMA等,我国主要采用GSM,美国、韩国主要采用CDMA。2G声音的品质较佳,比1G多了数据传输的服务,数据传输速度为每秒9.6-14.4Kbit,最早的文字简讯也从此开始。第一款支持WAP的GSM手机是诺基亚7110,它的出现标志着手机上网时代的开始,那个时代GSM的网速仅有9.6KB/s。2G时代也是移动通信标准争夺的开始,GSM脱颖而出成为最广泛采用的移动通信制式。

3G(高速数据传输时代):国际电信联盟(ITU)确定了全球四大3G标准,分别是WCDMA、CDMA2000、TD-SCSMA和WIMAX。CDMA是第三代移动通信系统的技术基础,具有频率规划简单、系统容量大等特点。世界上主流的3G规格为WCDMA与CDMA2000系列,另外还有中国移动主推的TD-SCDMA。不同国家和地区的运营商根据自身情况选择不同的3G标准,如美、加、澳、韩以及日本KDDI采用CDMA2000系列,在中国,中国移动采用TD-SCDMA,中国电信采用CDMA2000,中国联通采用WCDMA。

4G(无线蜂窝电话协议时代):集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4G系统能够以100Mbps的速度下载,比拨号上网快2000倍,上传的速度也能达到20Mbps。LTE是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准,包括TDD(时分双工)和FDD(频分双工)两种模式,二者相似度达90%,差异较小。由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE的标准化与产业发展都领先于TD-LTE,成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。

5G(高可靠体验时代):2020年在国内