无线通信是一门涉及无线电波传播和信号处理以实现无线设备之间通信的技术。它支持无须物理介质连接，即可进行远程信息交流，是现代通信技术中的核心部分。Andrea Goldsmith教授来自斯坦福大学，并在她的作品中详细探讨了无线通信的多个关键领域。
1. 无线通信概述
无线通信的发展历程涵盖了从早期的无线电报到现今的高速无线互联网接入。无线通信的愿景在于通过无线技术提供无缝、便捷、无处不在的通信服务。技术问题主要涉及信号传播、频谱利用、功率控制、多径效应和干扰管理等方面。当前的无线系统多种多样，包括蜂窝电话系统、无绳电话、无线局域网（WLANs）、广域无线数据服务、宽带无线接入、寻呼系统、卫星网络、蓝牙和Zigbee等低成本低功耗无线电技术，以及超宽带无线技术。
2. 无线频谱
无线频谱是无线通信的核心资源，其分配方法有多种，包括固定分配、按需分配和动态分配等。频谱分配问题关系到无线频谱的使用效率和无线通信系统的设计。现有的无线通信系统使用不同的频谱，且通常遵守一定的标准，如GSM、CDMA、LTE和Wi-Fi等，这些标准规定了无线通信的技术细节，以确保不同设备和系统之间的互操作性。
3. 无线信道
无线信道的研究包括无线电波的传播模型、发射和接收信号模型、路径损耗、阴影效应和多径效应等。路径损耗主要描述了信号随传播距离增加而减弱的现象。路径损耗模型包括自由空间路径损耗、两径模型、一般射线追踪、局部平均接收功率、Okumura模型、Hata模型、COST231 Hata扩展模型和分段线性模型等。阴影效应指的是由于障碍物的存在导致的信号强度随机波动。
4. 实证路径损耗模型
实证路径损耗模型是根据实际测量数据得出的，这些模型如Okumura模型和Hata模型，广泛用于城市和郊区的路径损耗估计。Okumura模型针对大都市环境，而Hata模型是Okumura模型的简化版，更适用于不同大小的城市。COST231 Hata扩展模型进一步扩展了Hata模型以适用于更大的频率范围。
5. 多径传播与衰落
多径传播是指无线电波通过多个路径传播到达接收点，不同路径的信号会在接收端产生干涉，导致信号强度波动，即多径衰落。这种现象在室内尤其明显，因为室内环境复杂，反射和衍射现象多。多径效应导致的衰落类型有小尺度衰落和大尺度衰落。小尺度衰落与传播环境中具体的物体有关，而大尺度衰落则与接收点和发射点之间距离的宏观变化有关。
6. 蜂窝电话系统
蜂窝电话系统是一种无线通信系统，它利用地理上分散的基站来覆盖特定区域，基站之间通过有线网络连接。该系统通过将较大区域划分为多个较小的小区（蜂窝）来优化频谱利用率和网络容量。蜂窝电话系统的发展推动了移动通信的普及，并不断向高速数据服务演进，例如LTE和5G。
7. 无线局域网（WLANs）
无线局域网提供了一种便捷的无线通信方式，让用户能够在局域网覆盖范围内自由移动和通信。IEEE 802.11标准系列定义了WLAN的技术规范，包括速率、频段、调制技术、安全和网络管理等方面。WLAN技术的普及推动了便携式计算设备的使用和无线办公室的建设。
8. 卫星网络
卫星网络使用地球同步或低地球轨道的卫星进行通信，卫星覆盖范围广，可为地球表面的大部分地区提供连续的通信服务。这种网络特别适合于偏远地区和跨国通信。
9. 蓝牙与Zigbee
蓝牙和Zigbee是设计用于短距离通信的低成本低功耗无线技术。它们适用于个人局域网（PANs）、无线传感器网络和其他物联网（IoT）设备。蓝牙技术广泛应用于无线耳机、鼠标和键盘等个人设备，而Zigbee则被用于智能家庭和工业自动化领域。
10. 超宽带无线技术
超宽带（UWB）无线技术采用极宽的频带传输数据，它能够提供高数据传输速率和极低的功耗，同时对其他通信系统的干扰较小。UWB技术适用于短距离的高精度定位和高速数据传输应用。
无线通信技术正朝着更高数据速率、更低延迟、更大覆盖范围和更高能效的方向发展。未来，随着物联网和5G等技术的广泛部署，无线通信将在我们的日常生活中扮演更加重要的角色。
