1、無線通信技術發展史電子技術教研室趙建平2015.09.05 歷史（1/7）通信發展歷史的回顧通信（Communication)作為電信（Telecommunication) 是從19世紀30年度開始的。 物理發現 通信技術發展 1831年法拉第電磁感應 1837年莫爾斯發明電報 1873年馬克斯韋爾的電 1876年貝爾發明電話磁場理論 1895年馬可尼發明無線電無線電的發明開辟了電信（Telecommunication)的新紀元歷史（2/7）電話的發明者貝爾貝爾（18xx1922）英國人 1868年 在倫敦工作 1871年 去波士頓工作 1873年 任波士頓大學教授 1875年 發明多路電報

2、1876年 發明電話歷史（3/7）無線電的發明者馬可尼馬可尼（18741937）意大利人 1894年 在父親的莊園試驗 1896年 去倫敦 1897年 建立無線電報公司 1899年 首次實現英法無線通信 1916年 實現短波無線電通信 1929年 建立世界性無線通信網曾獲諾貝爾獎金曾參加法西斯黨歷史（4/7）通信發展歷史的回顧 物理發現 通信技術發展 1906年發明電子管 模擬通信得到發展 開辟了模擬通信的新紀元 1928年奈奎斯特準則和取樣定理 1948年山農定理（香農定理、仙農定理） 在理論上為數字通信準備了條件 歷史（5/7）通信發展歷史的回顧 物理發現通信技術發展 20世紀50年代數字

3、通信得到發展 發明半導體 20世紀60年代 發明集成電路 開辟了數字通信的新紀元歷史（6/7）通信發展歷史的回顧物理發現通信技術發展 20世紀50年代20世紀40年代提出靜止衛航天技術星概念，但無法實現1963年第一次實現同步衛星通信 開辟了空間通信的新紀元歷史（7/7）通信發展歷史的回顧物理發現 通信技術發展 20世紀60年代 發明激光 企圖用于通信，未成功 20世紀70年代 發明光導纖維 光纖通信得到發展 開辟了光纖通信的新紀元 人們所稱的第一代移動通信系統(1G) ，則是誕生于20世紀70年代至80年代，當時集成電路技術、微型計算機和微處理器技術快速發展，美國貝爾實驗室推出了蜂窩式模擬移

4、動通信系統，使得移動通信真正進入了個人領域。 第一代移動通信1/4 第一代移動通信主要采用模擬語音調制技術和頻分多址(FDMA)技術，傳輸速率約2.4kb/s，由于受到傳輸帶寬的限制，不能進行移動通信的長途漫游，只能是一種區域性的移動通信系統。第一代移動通信2/4第一代移動通信3/4第一代移動通信的多種制式美國的高級移動電話系統（AMPS）英國的總訪問通信系統（TACS）日本的JTAGS西德的 C-Netz法國的Radiocom 2000意大利的RTMI 這些系統先后投入了商用，而這個時期移動通信系統的主要技術，是模擬調頻、頻分多址，以模擬方式工作 。第一代移動通信的缺點容量有限制式太多互不兼

5、容保密性差通話質量不高不能提供數據業務不能提供自動漫游等第一代移動通信4/4第二代移動通信1/4 2G（second generation）表示第二代移動通訊技術。代表為GSM。以數字語音傳輸技術為核心。 2G技術基本可被切為兩種，一種是基于TDMA所發展出來的以GSM為代表，另一種則是CDMA規格，復用Multiplexing形式的一種。GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統，俗稱“全球通”。CDMA (Code Division Multiple Access) 又稱碼分多址，是在無線通訊上使用的技術，CDMA

6、允許所有的使用者同時使用全部頻帶(1.2288Mhz)，并且把其他使用者發出的訊號視為雜訊，完全不必考慮到訊號碰撞 (collision) 的問題。 CDMA的優點包括： CDMA中所提供的語音編碼技術，其通話品質比目前的GSM好，而且可以把用戶對話時周圍環境的噪音降低，使通話更為清晰。第二代移動通信2/4GPRS: General Package Radio Service （通用分組無線業務）為中國移動GSM網絡2.5G技術，GPRS數據傳輸理論最高速率可達115kbps，實際平均速率只有20Kbps。第二代移動通信2/42G移動通信應用GSM(摩托羅拉v8)CDMA手機第二代移動通信3/

7、4 CDMA和GSM是2G通信的主流制式，從技術上來說，它們之間的區別就在于無線發送接收的制式不同，調制解調的方法不同。對于用戶來說，它們的不同在于：一、CDMA手機可以說是名副其實的綠色手機，它發射功率極小(2mw)，只是我們現在使用的GSM手機(功率為125mw)的160，甚至低于電視屏幕產生的輻射功率； 二、CDMA手機采用了先進的切換技術軟切換技術(即切換是先接續好后再中斷)，使得CDMA手機的通話可以與固定電話媲美，而且沒有GSM手機的掉線現象； 第二代移動通信4/4三、使用CDMA網絡，運營商的投資相對減少，這就為CDMA手機資費的下調預留了空間； 四、因采用以拓頻通信為基礎的一種

8、調制和多址通信方式，其容量比模擬技術高10倍，超過GSM網絡約4倍； 五、更為重要的是，基于寬帶技術的CDMA使得移動通信中視頻應用成為可能，從而使手機從只能打電話和發送短信息等狹窄的服務中走向寬帶多媒體應用。第三代移動通信技術（3rd-generation，3G），是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在四種標準：CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。3G標準：國際電信聯盟（ITU）在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流無線接口標準，寫入3G技

9、術指導性文件2000年國際移動通訊計劃（簡稱IMT2000）。 CDMA是Code Division Multiple Access (碼分多址)的縮寫，是第三代移動通信系統的技術基礎。第三代移動通信(1/9)第一代移動通信系統采用頻分多址(FDMA)的模擬調制方式，這種系統的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業務。第二代移動通信系統主要采用時分多址(TDMA)的數字調制方式，提高了系統容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統性能大為改善，但TDMA的系統容量仍然有限，越區切換性能仍不完善。CDMA系統以其頻率規劃簡單、系統容量大、頻率復用系數高、抗多徑能力強、通信質量好、軟容量、軟切換等特點顯

10、示出巨大的發展潛力。下面分別介紹一下3G的幾種標準： 第三代移動通信第三代移動通信- CDMA20001.W-CDMA：也稱為WCDMA，全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，這是基于GSM網發展出來的3G技術規范，是歐洲提出的寬帶CDMA技術，它與日本提出的寬帶CDMA技術基本相同，目前正在進一步融合。其支持者主要是以GSM系統為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。 該標準提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進策

11、略。這套系統能夠架設在現有的GSM網絡上，對于系統提供商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統相當普及的亞洲對這套新技術的接受度預料會相當高。因此W-CDMA具有先天的市場優勢。 第三代移動通信- CDMA20002.CDMA2000：CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術發展而來的寬帶CDMA技術，也稱為CDMA Multi-Carrier，由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現在成為該標準的主導者。這套系統是從窄頻CDMAOne數字標準衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結構直接升級到3G，建設成本低廉。第三代移動通信-

12、CDMA20002.CDMA2000（續）但目前使用CDMA的地區只有日、韓和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不過CDMA2000的研發技術卻是目前各標準中進度最快的，許多3G手機已經率先面世。該標準提出了從CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術。CDMA20003x與CDMA20001x的主要區別在于應用了多路載波技術，通過采用三載波使帶寬提高。目前中國電信正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網絡。 第三代移動通信- CDMA20003.TD-SCDMA

13、全稱為Time Division - Synchronous CDMA(時分同步CDMA)，該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術研究院（大唐電信）向ITU提出。該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領先技術融于其中，在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優勢。另外，由于中國內的龐大的市場，該標準受到各大主要電信設備廠商的重視，全球一半以上的設備廠商都宣布可以支持TDSCDMA標準。 該標準提出不經過2.5代的中間環節，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統向3G升級。 第三代移動通信- CDMA20004.W

14、iMAXWiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又稱為80216無線城域網，是又一種為企業和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。將此技術與需要授權或免授權的微波設備相結合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業與服務供應商的認知度。2007年10月19日，國際電信聯盟在日內瓦舉行的無線通信全體會議（World Radiocommunication Conferences）上，經過多數國家投票通過，WiMAX正式被批準成為繼WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四個全

15、球3G標準。 第三代移動通信技術應用-手機視頻通話第三代移動通信技術應用- HSDPA高速上網 第三代移動通信技術應用-手機電視 第三代移動通信技術應用-移動視頻會議 第三代移動通信技術應用多炫彩鈴當您的朋友撥打您的TD手機時，不僅可以聽到音樂，還可以看到個性的動畫 第三代移動通信技術應用- POC手機對講 在一個群組內可以實現一呼百應，最多可以支持80臺手機，非常適合調度組織工作 第三代移動通信技術-大容量SIM卡 新一代SIM最大可達4GB，可以存儲MP3、大容量電話本、移動游 第三代移動通信技術應用-VOD視頻點播 手機發展歷史:我們都知道，電燈是愛迪生發明的，電報是莫爾斯發明的，電話是

16、貝爾發明的，可有很少人知道手機是誰發明的？手機的發明人，馬蒂庫珀(Marty Cooper) ，位列十大默默無聞技術之父的首位。時至今日，手機影響著我們的交往方式，使得距離不再成為問題。如此重要的發明人，為什么不太為人所知呢？原因主要在于，隨著科技的進步，過去那種個人英雄主義式的偉大發明，將變得越來越少見。一個科技產品的研發，離不開一個團隊。手機發明人所在的團隊，就是摩托羅拉公司。摩托羅拉公司原名加爾文制造公司（Galvin Manufacturing Corp），創立于 1928 年，由創始人之一的保羅.加爾文的名字命名。它最早是生產汽車里的收音機的，摩托羅拉則是這種收音機的品牌。摩托羅拉一

17、詞 Motorola 的前五個字母 Motor 表示汽車，ola 是美國很多商品名稱喜歡用的后綴，比如可口可樂 Coca Cola 。二戰前，美國軍方已經認識到無線電通信的重要性，開始研制便攜式無線通信工具，并且自己研制出一款報話機（Walkie Talkie）SCR-194 。但是非常笨重，不很適用。摩托羅拉的一些工程師參與了這項研究。1940年，摩托羅拉研制出真正用于戰場的報話機 SCR300，它是一個可調諧的高頻調頻通信設備，重十六公斤，有效通訊距離十六公里左右，被美軍廣泛應用于通信。1942 年，摩托羅拉公司再接再厲，研制出“手提式”的對講機（Handy Talkie）SCR-536

18、。這個超級“大哥大”重四公斤，在開闊地帶通信范圍一公里半，在樹林中只有三百米。即使如此，那時美軍的通信裝備也高出其它國家一大截。從這一系列軍用設備可以看出，摩托羅拉在無線電通信方面的實力很強，它的調頻技術和天線技術都是領先于世界的。同時，作為美國軍方和政府部門的供應商，摩托羅拉產品的穩定性和魯棒性（Robustness）都很好。這從某種程度上講是摩托羅拉產品的基因。至今，很多摩托羅拉的產品仍然如此。我們經常看到這類報道，在一個荒郊野外出了車禍，大家都拿出手機呼救，最后只有摩托羅拉的手機能打出去。但是，很多事情是雙刃劍，過分注重技術和品質使得摩托羅拉在商業上的靈活性遠不如諾基亞和三星等競爭對手。

19、二戰后，摩托羅拉作為品牌名氣越拉越大，人們一說起無線通信就首先會想到摩托羅拉。直到二十年前，摩托羅拉一直壟斷這個市場，從對講機、早期的手機，即大哥大，到九十年代初風靡中國，城市里人手一個，萬元戶腰里一排的 BP 機。人們甚至忘了它公司的名稱加爾文制造公司，于是，1947 年公司干脆改名摩托羅拉，由此可見當年摩托羅拉名頭之響。 從二戰后到九十年代初，可以講是摩托羅拉紅火的年代。摩托羅拉在模擬無線通信方面有任何公司都無法比擬的技術優勢，并且創造出多項世界第一。美國通信界對通信有一種通用的分類方法，即分為：有線單向（如閉路電視）、有線雙向（如電話）、無線單向（如收音機）和無線雙向（如手機電話和 WI

20、FI）四種。 長期以來，直到十幾年前，AT&T （AT&T公司（英語：AT&T Inc.，原為American Telephone & Telegraph的縮寫，也是中文譯名美國電話電報公司由來，但近年來已不用全名），是一家美國電信公司，創建于1877年，曾長期壟斷美國長途和本地電話市場。）一直是有線通信之王，RCA 是無線單向通信的老大，而摩托羅拉是不折不扣的無線雙向通信的霸主。大家公認摩托羅拉是當今手機通信的發明公司，雖然 AT&T 聲稱它的無繩電話比摩托羅拉的手機早，但是大家知道無繩電話和手機電話是兩回事。由于 AT&T 扎根于有線通信，不自覺地會抵觸無線通信。移動電話剛起步時，AT&T

21、 預計到 2000 年全球不超過一百萬用戶，這個估計比后來 2000 年時的實際數目小了一百倍。所以，AT&T 自然不會把重點放在移動通信上。而摩托羅拉正相反，它在有線通信上不可能有作為，就自然而地押寶在移動通信上，領導和推動了移動通信的潮流。到九十年代初，摩托羅拉在移動通信、數字信號處理和計算機處理器三個領域都是世界上技術最強的 player。更難能可貴的是，它的產品聲譽極好。八十年代末，摩托羅拉對講機對講機就可以在鋼鐵包圍的大貨輪貨艙里和岸上的同事通話，這是任何其他同類產品做不到的。 然而，摩托羅拉在90年代后期，也由于過分相信于技術，而面臨窘境。銥星計劃是一個讓許多摩托羅拉人興奮不已的想

22、法。革命性的想法從何而來？對于摩托羅拉的工程師巴里?伯蒂格來說，它來自于妻子在加勒比海度假時的抱怨，說她無法用手機聯系到她的客戶。回到家以后，巴里和摩托羅拉在亞利桑那州工作的衛星通信小組的另外兩名工程師想到了一種銥星解決方案由77顆近地衛星組成的星群，讓用戶從世界上任何地方都可以打電話。由于金屬元素銥有 77 個電子，這項計劃就被稱為了銥星計劃，雖然后來衛星的總數降到了 66 個。這是個好的創意嗎？盡管遭到伯蒂格頂頭上司的否決，這一計劃卻得到了摩托羅拉總裁羅伯特? 高爾文的青睞并給予了支持。對于羅伯特，以及他的兒子克里斯 ?高爾文（后來成為他的繼任人）來說，銥星計劃是摩托羅拉技術高超的顯示，具

23、有巨大潛力，令人振奮，決不可放棄。對于摩托羅拉的工程師們來說，建立銥星群的挑戰是一次經典的“技術拉鋸戰”50多億美元的代價終于讓他們在1998年將銥星首次投入使用。這是一個非常宏偉而超前的計劃，它最大的技術特點是通過衛星與衛星之間的傳輸來實現全球通信，相當于把地面蜂窩移動系統搬到了天上。從技術講，銥星系統是相當了不起的，它采用星際鏈路。在極地，66 顆衛星要匯成一個點，又要避免碰撞，難度很高。從管理上講，它又是一個完整的獨立網，呼叫、計費等管理是獨立于各個國家通信網的。（這種獨立計費再后來給它的運營帶來很*煩。）低軌道衛星與目前使用的同步軌道衛星通信系統比較有兩大優勢：首先，因為軌道低，只有幾

24、百公里，信息損耗小，這樣才可能實現手機到衛星的直接通信。我們現在的任何手機都不可能和三萬公里以外的同步衛星直接通信；第二，由于不需要專門的地面基站，可以在地球上任何地點進行通信。 1991 年摩托羅拉公司聯合了好幾家投資公司，正式啟動了“銥星計劃”。1996 年 ，第一顆銥星上天；1998年11月1日，在進行了耗資1.8億美元的廣告宣傳之后銥星公司展開了它的通信衛星電話服務。開幕式上，副總統阿爾?戈爾用銥星打了第一通電話。電話機的價格是每部3，000美元，每分鐘話費3-8美元。結果卻令人不無沮喪。到1999年4月，公司還只有1萬個用戶。面對著微乎其微的收入和每月四千萬美元的貸款利息，公司陷入了巨大的壓力之中。4月里，就在公司宣布其季度財務報告的前兩天，首席執行官斯坦阿諾辭職，宣稱他與董事會在戰略問題上發生了分歧。公司內部一位資深人員約翰?理查德森迅速接替斯坦阿諾成為臨時首席執行官，但毀滅的陰影卻已經籠罩了上來。1999年6月，銥星解雇了15的員工，甚至包括幾位參與了公司營銷戰略規劃的經理。8月，它的用戶只上升到2萬個，離貸款合同要求的5萬2千個相去甚