无线电波传播的方式
移动通信的一个重要基础是无线电波的传播，无线电波通过多种方式从发射天线传播到接收天线，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等。为了更好地说明移动通信的问题，我们先介绍一下电波的各种传播方式：
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1.表面波传播
表面波传播是指电波沿着地球表面传播情况。这时电波是紧靠着地面传播的，地面的性质，地貌，地物等的情况都会影响着电波的传播。
当电波紧靠着实际地面--起伏不平的地面传播时，由于地表面是半导体，因此一方面使电波发生变化和引起电波的吸收。另一方面由于地球表面是球型，使沿它传播的电波发生绕射。
从物理课程中我们已经知道，只有当波长与障碍物高度可以比较的时候，才能有绕射功能。由此可知，在实际情况中只有长波，中波以及短波的部分波段能绕过地球表面的大部分障碍到达较远的地方。在短波的部分波段和超短波，微波波段，由于障碍高度比波长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播。
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2.天波传播
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短波能传至地球上较远的地方，这种现象并不能用绕射或其他的现象做解释。直到1925年，利用在地面上垂直向上发射一个脉冲，并收到其反射回波，才直接证明了高层大气中存在电离层。籍此电离层的反射作用，电波在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方。我们把经过电离层反射到地面的电波叫天波。 电离层是指分布在地球周围的大气层中，60km以上的电离区域。在这个区域中，存在有大量的自由电子与正离子，还可能有大量的负离子，以及未被电离的中性离子。发现电离层后，尤其近三四十年来，随着火箭与卫星技术的发展，利用这些工具对电离层进行了深入的试验和研究。当前电离层的研究已经成为空间物理的一个重要的组成部分，其研究的空间范围和频段也日益宽广。
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在电离层中，当被调制的无线电波信号在电离层内传播时，组成信号的不同频率成分有着不同的传播速度。所以波形会发生失真。这就是电离层的色散性。同时，由于自由电子受电波电场作用而发生运动，所以当电波经过电离层，其能量会被吸收一部分。而且，从电离层吸收电波的规律看，若使用电波的工作频率太低，则电离层对电波的吸收作用很强。所以天波传播中有一个最低可用频率，低于这个频率，就会因为电离层对电波的吸收作用太大而无法工作。
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3．散射传播
大气对流层中，除了有规则的片状或层状气流外，还存在有不规则的，这类似于水流中漩涡的不均匀体。相应的，在电离层中则有电子密度的不均匀性。当天线辐射出去的电波，投射到这些不均匀体的时候，类似于光的散射和反射现象，电波发生散射或反射，一部分能量传播到接收点的这种传播称为散射传播。这种通信方式通信距离可达300－800km,适用于无法建立微波中继站的地区，例如用于海岛之间和跨越湖泊，沙漠，雪山等地区。但是，由于散射信号相当微弱，所以散射传播接收点的接收信号也相当微弱，即传播损耗很大，这样，散射通信必须采用大功率发射机，高灵敏度接收机和高增益天线。
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4.外层空间传播
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就是无线电在对流层，电离层以外的外层空间中的传播方式。这种传播方式主要用于卫星或以星际为对象的通信中，以及用于空间飞行器的搜索，定位，更踪等。自由空间波又称为直达波，沿直线传播，用于卫星和外部空间的通信，以及陆地上的视距传播。视线距离通常为50km左右。 电磁波由地面发出（或返回），经低空大气层和电离层而到达外层空间的传播，如卫星传播，宇宙探测等均属于这种远距离传播。由于电磁波传播的距离很远，且主要是在大气以外的宇宙空间内进行，而宇宙空间近似于真空状态，因而电波在其中传播时，它的传输特性比较稳定。我们可以把电波穿过电离层外面的空间传播，基本上当作自由空间中的传播来研究。
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| 无线电波的传播特性 |
无线电波的传播特性
前面我们对电磁波的各种传播方式做了介绍，在这里，我们简单地介绍一下各个波段的传播特点，我们按照无线电波的波长人为地把电波分为长波（波长1000米以上），中波（波长100-1000米），短波（波长10-100米），超短波和微波（波长为10米以下）等等。各个波段的传播特点如下：
1.长波通信：
长波是指频率为100—300KHz，相应波长为3—1km范围内的电磁波。
由于长波的波长很长，地面的凹凸与其他参数的变化对长波传播的影响可以忽略。
在通信距离小于300km时，到达接收点的电波，基本上是表面波。
长波穿入电离层的深度很浅，受电离层变化的影响很小，电离层对长波的吸收也不大。
因而长波的传播比较稳定，虽然长波通信在接收点的场强相当稳定，但是它有两个重要的缺点：
①由于表面波衰减慢，发射台发出的表面波对其他接受台干扰很强烈。
②天电干扰对长波的接收影响严重，特别是雷雨较多的夏季。
2.中波通信
中波是指频率为300KHz—3MHz，相应波长为1km—100m范围内的电磁波。
中波能以表面波或天波的形式传播，这一点和长波一样.但长波穿入电离层极浅，在电离层的下界面即能反射。
中波较长波频率高，故需要在比较深入的电离层处才能发生反射。
波长在3000－2000米的无线电通信，用无线或表面波传播，接收场强都很稳定，可用以完成可靠的通信，如船舶通信与导航等。波长在2000－200m的中短波主要用于广播，故此波段又称广播波段。
3.短波通信
短波通信是波长在100米～10米之间，频率范围3兆赫～30兆赫的一种无线电通信技术。
与长，中波一样，短波可以靠表面波和天波传播.由于短波频率较高，地面吸收较强，用表面波传播时，衰减很快，在一般情况下，短波的表面波传播的距离只有几十公里，不适合作远距离通信和广播之用。
与表面波相反，频率增高，天波在电离层中的损耗却减小。因此可利用电离层对天波的一次或多次反射，进行远距离无线电通信。
4.超短波通信
超短波是指频率为30—300MHz，相应波长为10m—1m范围内的电磁波。.利用30～300 兆赫波段的无线电波传输信息的通信。
由于超短波的波长在 1～10米之间，所以也称米波通信，主要依靠地波传播和空间波视距传播。
整个超短波的频带宽度有 270兆赫，是短波频带宽度的10倍。由于频带较宽，因而被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、移动通信、军事通信等领域。
5.微波通信
微波通信（Microwave Communication），是使用波长在1毫米至1米之间的电磁波——微波进行的通信。
该波长段电磁波所对应的频率范围是300 MHz（0.3 GHz）~300 GHz。与同轴电缆通信、光纤通信和卫星通信等现代通信网传输方式不同的是，微波通信是直接使用微波作为介质进行的通信，不需要固体介质，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。
利用微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，因此是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。
超短波与微波
超短波和微波的频率很高，表面波衰减很大；电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，所以超短波，微波一般不用表面波，天波的传播方式，而只能用空间波，散射波和穿透外层空间的传播方式。
超短波，微波，由于他们的频带很宽，因此应用很广。超短波广泛应用于电视，调频广播，雷达等方面。
利用微波通信时，可同时传送几千路电话或几套电视节目而互不干扰。
超短波和微波在传播特点上有一些差别，但基本上是相同的，主要是在低空大气层做视距传播.因此，为了增大通信距离，一般把天线架高。
多普勒频移
多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。
他认为声波频率在声源移向观察者时变高，而在声源远离观察者时变低。一个常被使用的例子是火车，当火车接近观察者时，其汽鸣声会比平常更刺耳。你可以在火车经过时听出刺耳声的变化。同样的情况还有：警车的警报声和赛车的发动机声。
把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动是更接近你自己。而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。
多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波形，包括光波。科学家Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论。他发现远处银河系的光线频率在变高，即移向光谱的红端。这就是红色多普勒频移，或称红移。若银河系正移向他，光线就成为蓝移。
在卫星移动通信中，当飞机移向卫星时，频率变高，远离卫星时，频率变低，而且由于飞机的速度十分快，所以我们在卫星移动通信中要充分考虑“多普勒效应”。另外一方面，由于非静止卫星本身也具有很高的速度，所以现在主要用静止卫星与飞机进行通信，同时为了避免这种影响造成我们通信中的问题，我们不得不在技术上加以各种考虑。也加大了卫星移动通信的复杂性。
长波、中波、短波、超短波、微波的传输距离
根据波长的差异，无线电通信大致可分为长波通信、中波通信、短波通信、超短波通信和微波通信。
长波主要沿地球表面进行传播（又称地波），也可在地面与电离层之间形成的波导中传播，传播距离可达几千公里甚至上万公里。长波能穿透海水和土壤，因此多用于海上、水下、地下的通信与导航业务。
中波在白天主要依靠地面传播，夜间可由电离层反射传播。中波通信主要用于广播和导航业务。
短波主要以天波形式传播，可经电离层一次或几次反射，传播距离可达几千公里甚至上万公里。短波通信适用于应急、抗灾通信和远距离越洋通信。
超短波对电离层的穿透力强，主要以直线视距方式传播（直线视距表示波长越短的波，绕过障碍物传播的能力越差，只能以直线无障碍物遮挡方式传播），比短波的天波传播方式稳定性高，受季节和昼夜变化的影响小。由于波长越短，频带越宽，超短波通信被广泛应用于传送电视信号、调频广播、雷达、导航、移动通信等业务。
微波主要是以直线视距传播，但受地形、地物以及雨雪雾影响大。其传播性能稳定，传输带宽更宽，地面传播距离一般在几十公里。能穿透电离层，对空传播可达数万公里。微波通信主要用于干线或支线无线通信、移动通信和卫星通信。