第九章第三节第三代移动通信系统 (2)
证了下行链路不同用户信道，或同一用户不同业务信道的正交性，对于不同的数据速率，这
种正交性仍然存在。这一措施也保证了WCDMA适应多种业务的要求。
WCDMA方案中采用了对不同QOS要求的业务进行不同的信道编码的策略。标准业务仅采用卷
积编码，高质量业务在卷积编码的基础上增加RS编码，或采用Turbo Code的编码方法，而对
特定业务则在第一层不采用纠错编码，而完全由高层来采取差错控制，这样处理使得各种业
务变化为同一种数据。
此外，WCDMA中电路和分组交换业务，能以创新方式在同一信道组合，使一个终端能处理多
项业务。带宽不同的电路和分组交换业务可自由组合，同时向同一个用户投送。
3采用更加灵活的系统操作
包括支持基站间的异步操作；支持自适应天线阵技术与多用户检测的技术；支持非平衡频带
下采用时分双工的模式，采用单信元频率复用等。
香农——信息论的奠基人
“通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息。”
这是数学家香农在他的惊世之著《通信的数学理论》中的一句名言。正是沿着这一思路，他
应用数理统计的方法来研究通信系统，从而创立了影响深远的信息论。
香农，1816年生于美国密歇根州的加洛德。在大学学习中他就表现出了对数理问题的高度敏
感。他的硕士论文就是关于布尔代数在逻辑开关理论中的应用。后来，他就职于贝尔电话研
究所。在这个世界上最大的通信公司（美国电话电报公司）的研究基地里，他受着前辈的工
作的启示，其中最具代表性的是《贝尔系统技术杂志》上，所披露的奈奎斯特的《影响电报
率的一些因素》和哈特莱的《信息的传输》。正是他们最早研究了通信系统的信息传输能力
，第一次提出了信息量的概念，并试图用数学公式予以描述。而香农则创造性地继承了他们
的事业，在信息论的领域中钻研了8年之久，终于在1948年也在《贝尔系统技术杂志》上发
表了244页的长篇论著，这就是上面提到的那篇《通信的数学理论》。次年，他又在同一杂
志上发表了另一篇名著《噪声下的通信》。在这两篇文章中，他解决了许多悬而未决的
问题：经典地阐明了通信的基本问题，提出了通信系统的模型，给出了信息量的数学表达式
，解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等有关精确地传送通信符号的基本
技术问题。两篇文章成了现在信息论的奠基著作。而香农，也一鸣惊人，成了这门新兴学科
的奠基人。那时，他才三十出头。
他的成就轰动了世界，激起了人们对信息论的巨大热情。信息论向各门学科冲击，研究规模
像滚雪球一样越来越大，不仅在电子学的其他领域，如计算机、自动控制等方面大显身手，
而且遍及物理学、化学、生物学、心理学、医学、经济学、人类学、语音学、统计学、管理
学等学科。它已远远地突破了香农本人所研究和预想的范畴，即从香农的所谓“狭义信息论
”发展到了“广义信息论”。
20世纪80年代以来，人们在议论未来的时候，注意力又往往集中到信息领域。按照国际一种
流行的说法，未来将是一个高度信息化的社会。信息工业将发展成头号工业，社会上大多数
的人将从事信息的生产、加工和流通。这时，人们才能更准确地估价香农工作的全部含义。
信息论这个曾经只在专家们中间流传的学说，将来到更广大的人群之中。香农这个名字也将
飞出了专家的书斋和实验室，为更多的人所了解。
信号在线路上传输，由于传输线路并不是理想的，它会使信号衰减，传输的距离越远，信
号的衰减就越严重。当信号衰减到一定的程度，接收方无法辨
认出接收到的信号时，通信就不能继续下去了。为了进行长距离的通信，往往需要在传输线
路中设立许多中继站，像接力赛跑一样，将衰减了的信号进行放大，然后接着往下传。微波
接力通信就是一个典型的例子。为了确保中央电视台的电视节目能够安全地到达全国各地，
实际中采用了两套传输方式，一种是卫星电视，另外一种是微波接力。这两种方式在本质上
都是“接力”，只不过，卫星通信只接力了一次，而微波通信则接力了多次。卫星通信接力
的次数虽然少，但是质量不高，并且传输的带宽非常有限，不能满足多个用户的需要；而微
波通信质量比较好，但是中继距离太短，最长的中继距离不会超过50公里，因而所需的中继
站很多。微波中继站越多，传输线路的成本就越高，维护越不方便，一旦某一个中继站出了
故障，就会影响整个线路的通信。所以，通信系统中，中继站越少越好。
怎样才能减少长距离通信的中继站呢？最主要的方法就是尽可能地减少传输线路的损耗
。从这个意义上说，光纤通信就是长距离通信的能手，因为光纤传输比起现有的电传输线路
的损耗要低得多。
光纤的损耗很低，这和光纤的生产技术和工艺，以及对光纤本质的研究是分不开的。目前，
光纤的最低损耗已达02dB/km，甚至更低。02dB/km是个什么概念呢？直观说来就是：光
传送15公里以后，光的强度还有原来的一半。有人曾比喻说，假如海水的透明度与光纤相同
，那么如果有一根针沉入10公里深的海底，人在海面上可以把针看得非常清楚。光纤的损耗
变小，将使通信无中继传输距离大大增加。目前，单模光纤的最大中继距离可达上百公里，
比同轴电缆大几十倍，比铜线大上百倍，如果再使用光纤放大器的话，则可以直通上万公里
，而不需要再生中继。相信，在不久的将来，对光纤损耗的研究会有更新的突破，人们梦寐
以求的长距离无中继通信将会变成现实。
光纤通信之所以魅力四射，其奥妙还在于它的原材料不是金属，而是资源丰富的二氧化硅，
这具有重大的战略意义。
现有的电话线和电缆是由铜和铅等金属制成的。地质调查表明，世界上铜的储藏量并不
多，据估计，按照现在的开采速度，世界上的铜矿资源将在50年内开采完毕。而光纤的主要
构成材料是石英（主要成分是二氧化硅），说得更通俗一点就是随处可见的沙子，这种材料
在地球上可以说是取之不尽，用之不竭的。用1公斤的高纯度的石英玻璃可以拉制上万公里
的光纤，相比之下，制造1公里18管同轴电缆需要耗120公斤的铜，或500公斤的铅。所以，
用光缆取代电缆，可以节约大量的有色金属。
通信设备的体积和重量对于许多领域，尤其是航空航天以及军事领域来说，具有非常重要的
意义。光缆的体积小、重量轻，显示出特有的优越性。
近年来，许多发达国家开始尝试在飞机上使用光纤通信设备，并获得了很好的效果。美国首
先在军用飞机上用光纤代替了电缆，这一措施不但降低了成本，节约了空间，更重要的是增
加了飞机的灵活性和通信系统的抗干扰能力。美国用光纤代替了A-7飞机上的电缆，飞机的
重量减轻了1225公斤。这个数字可不是一个小数字，因为根据计算，高性能的飞机每增加
1磅（等于04536公斤）的重量，成本就要增加1万美元。1225公斤的重量可以节省大约2
7万美元。如果在宇宙飞船和人造卫星上也使用光纤进行通信，其意义将是划时代的！
下面的数据将说明光纤通信在体积和重量上的优势：相同话路的光缆要比电缆轻90%～95%(
光缆重量仅为电缆重量的十分之一到二十分之一)，而直径不到电缆的五分之一。通2万1千
话路的900对双绞线，其直径为3英寸，重量为8吨/公里；通讯量为其十倍的光缆，直径仅0
5英寸，重量仅450磅/公里。