1.1.1　移动通信的特点

移动通信是无线通信的主要应用实现。移动通信典型应用场景如图1-1所示。移动通信系统包括基站、移动终端和无线信道这3部分。每个基站负责一定区域的信号覆盖，相邻基站之间通过频率复用实现服务无缝衔接。移动终端包括手机和平板计算机等便携设备，其中，手机的应用最广泛。当移动终端与基站进行通信时，两者之间就建立了电磁波的传播信道，即无线信道。这3部分的特点总结如下。

基站：位置不可移动，用于提供稳定的无线信号覆盖。根据覆盖距离的不同，可分为宏基站、微基站、直放站和室内分布系统等。由于基站位置固定，因此对成本和功耗的要求可适当放宽，侧重高性能的实现。一个基站通过时分复用、频分复用或码分复用等方式可同时服务多个终端用户。

移动终端：位置可任意移动，用于接入移动通信网络，强调机动性和便携性，对成本和功耗有严格限制，对尺寸和重量也有较强约束。在基站覆盖区域内，移动终端与单个基站建立稳定联系。在基站覆盖区域边缘，移动终端可同时接收多个基站发送的信号，一般通过软切换实现跨区服务切换。

无线信道：由于移动终端的位置可任意移动，移动通信系统的无线信道较复杂。电磁波的传播一般分为视线传播和非视线传播。视线传播信道较为简单，与自由空间中的电磁波传播信道类似，只需要考虑大气衰减。非视线传播信道包括反射路径、折射路径、衍射路径等，电磁波经过多条路径到达接收机时会产生信号的叠加或抵消。一般从时变、频率选择性等角度描述无线信道的特征。

图1-1　移动通信典型应用场景

由于信道传播环境一般是随时间变化、难以预估的，因此无线信道中的电磁波通常是无法调控的物理量。可重构智能超表面技术提供了一种主动改变信道的新型范式，在未来有较大潜力应用于6G，但如何充分挖掘其潜能仍有待进一步研究。在绝大部分情况下，能调控的物理量是基站侧和移动终端侧的电磁波。为了高效产生和接收电磁波，同时兼顾移动通信的特点，移动通信系统对基站和移动终端提出了不同的要求，具体的设备特性如表1-1所示。为了提高移动终端便携性，选择牺牲移动终端天线性能，而基站的空间较为充裕，可以选择提升基站天线性能来弥补移动终端天线性能下降所造成的损失，进而确保基站与移动终端之间可以建立稳定的无线信道。

表1-1　移动通信系统的设备特性