6、无线通信中的改进香农容量：技术演进与理论创新

无线通信中的改进香农容量：技术演进与理论创新

1. 无线通信时代的发展历程

1895 年，马可尼借助无线电波，以三点莫尔斯码的形式成功将字母“S”传输了 3 公里，完成了首次无线通信实验。次年 6 月 2 日，他为马可尼无线发射器和接收器申请了首个专利（专利号 12039），并于 1900 年 4 月 26 日获得著名的“四个 7 发明”专利（专利号 7777），这一系列举措开启了无线通信时代。1901 年 12 月 12 日，马可尼实现了英国与加拿大之间的首次跨大西洋无线通信，随后在 1907 年开通了公共服务。

自那时起，无线通信逐渐成为社会的重要组成部分，特别是现代数字移动通信（2G）引入后，无线通信已成为当今社会的必备元素。思科预测，到 2023 年，全球移动用户总数将从 2018 年的 51 亿（占人口的 66%）增长到 57 亿（占人口的 71%），全球移动设备数量将从 2018 年的 88 亿增长到 131 亿，移动设备数量几乎将是全球人口的两倍。其中，机器对机器（M2M）设备的增长速度最快，预计 2018 - 2023 年的复合年增长率为 30%，智能手机的复合年增长率为 7%，届时将有 14 亿部设备具备 5G 能力。

为了满足快速增长的需求，未来的无线通信网络必须提供更高的通信数据速率，从而为 5G 及以后的通信提供更大的通信容量。

2. 无线通信研究的现状与趋势

无线通信一直是工业界和学术界备受关注的研究领域，相关的期刊和会议出版物众多。在 IEEE Xplore 中，使用“无线”或“移动”关键词搜索，从 1897 年到 2021 年底共有 667,014 篇出版物，其中会议论文占总数的 80%。随着 2G/3G/