張浩

摘 要：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信兩個(gè)方面，研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信基本原理與應(yīng)用對(duì)于現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的研究而言具有重要意義。本文筆者從“無(wú)線頻譜、無(wú)線傳輸、信號(hào)傳播、應(yīng)用空間、技術(shù)分析”等五個(gè)維度入手對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信基本原理與應(yīng)用進(jìn)行初步的探究與思考，旨在為相關(guān)技術(shù)研究提供微薄借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)線網(wǎng)絡(luò);通信;基本原理;發(fā)展應(yīng)用

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理與應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其龐大，筆者依據(jù)自身學(xué)習(xí)概況選取了五個(gè)較為關(guān)鍵的點(diǎn)加以論述，其中包括“無(wú)線頻譜、無(wú)線傳輸、信號(hào)傳播、應(yīng)用空間和技術(shù)分析”等，無(wú)線頻譜作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)構(gòu)成的核心要素，無(wú)線頻譜承載在調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等工作原理是研究無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信基本原理的第一要點(diǎn);無(wú)線傳輸作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的神經(jīng)系統(tǒng)，它承擔(dān)著網(wǎng)絡(luò)通過(guò)功能的傳輸與接收，因此無(wú)線傳輸又能看作是相關(guān)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的傳感器，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用等;信號(hào)傳播是任何通信系統(tǒng)的核心組織，作為信道中核心技術(shù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信才得以發(fā)展，最后是應(yīng)用空間和技術(shù)分析，兩者需要相關(guān)技術(shù)力量與應(yīng)用做支撐，具體如下：

一、無(wú)線頻譜

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信功能中無(wú)線頻譜是核心技術(shù)要點(diǎn)，頻譜作為寶貴的信號(hào)資源，頻譜的管理與利用是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信基本原理的核心要義。無(wú)線通信頻譜分為非授權(quán)頻譜和授權(quán)頻譜這兩類。非授權(quán)頻譜：顧名思義，就是不需要經(jīng)過(guò)工信部同意，只要遵守相關(guān)法規(guī)的要求，就可以直接使用。我們最熟悉的Wi-Fi就工作在授權(quán)頻譜上，使用2.4GHz和58GH這兩個(gè)頻段。授權(quán)頻譜：就是得到工信部的授權(quán)之后才能使用，在使用中也要嚴(yán)格遵守相關(guān)法規(guī)。2G、3G、4G以及即將到來(lái)的5G全部使用的是授權(quán)頻譜。授權(quán)給誰(shuí)？當(dāng)然是移動(dòng)、聯(lián)通和電信這三大巨頭了。頻譜的使用有兩種方式：FDD（頻分復(fù)用）和TDD（時(shí)分復(fù)用）。對(duì)于FDD來(lái)說(shuō)，手機(jī)的發(fā)射頻率和接收發(fā)射的頻率是不同的，也就是說(shuō)，用頻率來(lái)區(qū)分發(fā)送還是接收，發(fā)送和接收可以同時(shí)進(jìn)行。

無(wú)線頻譜，是運(yùn)營(yíng)商最寶貴的資源。如果把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)比作一片稻田的話，無(wú)線頻譜就是種植這些水稻的土地。如果土地本來(lái)就少，還想要高產(chǎn)的話，只能從培育良種上下功夫。移動(dòng)通信的每一代發(fā)展，都相當(dāng)于培育出了更高產(chǎn)的水稻品種，再結(jié)合開(kāi)荒，把以前難以利用的貧瘠土地也想辦法用上，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的數(shù)倍增長(zhǎng)。對(duì)于通信來(lái)說(shuō)，提升產(chǎn)量就是要在同樣大小的帶寬（單位一般為MHz）上，實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率（單位為Mbit/s）。4G和5G可以支持多種不同的系統(tǒng)帶寬，要衡量它們的能力的話，就需要算下單位帶寬的傳輸速率，也叫做頻譜效率：

二、無(wú)線傳輸

無(wú)線傳輸技術(shù)十分復(fù)雜，其關(guān)鍵技術(shù)分為信號(hào)同步、定時(shí)同步與幀同步、載波同步三個(gè)方面。首先是信號(hào)同步，在進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)需要對(duì)接收端和發(fā)射端的及帶信號(hào)進(jìn)行抽樣，進(jìn)而得出相應(yīng)的采樣指定時(shí)，在此期間如果接收端和發(fā)射端的信號(hào)處于頻率非理想狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的IQ正交性受到嚴(yán)重影響，進(jìn)而使得信號(hào)同步嚴(yán)重受阻，所以需要信號(hào)同步技術(shù)來(lái)對(duì)信道進(jìn)行相應(yīng)的估計(jì)和均衡，針對(duì)接收端和發(fā)射端進(jìn)行數(shù)據(jù)的固定，保證多途徑下的頻域信號(hào)連續(xù)性;其次是定時(shí)同步和幀同步，定時(shí)同步和幀同步主要是通過(guò)相關(guān)值的共軛乘積搜索相關(guān)的峰值來(lái)約定發(fā)射幀的起始位置，進(jìn)而獲得相應(yīng)參數(shù)完成定時(shí)同步和幀同步;最后是載波同步，載波同步主要是基于特征字的幀結(jié)構(gòu)，來(lái)確定連續(xù)信號(hào)載波殘差的間隔相位差，進(jìn)而算出整體的頻率偏差后完成載波捕獲和追蹤?？梢哉f(shuō)信號(hào)同步、定時(shí)同步與幀同步、載波同步三個(gè)技術(shù)幫助了廣播電視傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定傳輸。

例如，數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)的傳輸內(nèi)容個(gè)主要包括中波廣播、短波廣播和調(diào)頻廣播三種。當(dāng)前我國(guó)主要應(yīng)用調(diào)頻同步廣播，主要應(yīng)用技術(shù)為HD Radio技術(shù)。HD Radio技術(shù)應(yīng)用到信號(hào)傳輸技術(shù)需要給一個(gè)特定的樣本進(jìn)行輸入，從而完成線性組合的超完備字典表示。這就需要HD Radio系統(tǒng)提供相應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)空間位置信息。HD Radio技術(shù)包含了多種不同類型的層。HD Radio系統(tǒng)在針對(duì)輸入數(shù)據(jù)空間位置信息方面有著良好的表現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)的三層能夠依次完成輸入樣本的特征表示、特征表示的平移和提取抽象特征三個(gè)步驟。同時(shí)應(yīng)用到信號(hào)處理工作時(shí)，能夠憑借線性修正單元的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元函數(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行速度的提升，同時(shí)卷積層的存在還能夠構(gòu)建出兩個(gè)不同模式的非線性映射，進(jìn)而完成特征轉(zhuǎn)換工作。同時(shí)還能夠引入時(shí)間概念來(lái)對(duì)HD Radio系統(tǒng)的多個(gè)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，進(jìn)而完成時(shí)間域和空間域的互補(bǔ)。此外HD Radio技術(shù)還能夠擴(kuò)展相應(yīng)的附加業(yè)務(wù)，幫助實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)功信號(hào)的功能擴(kuò)展。

三、信號(hào)傳播

通信系統(tǒng)中信道的作用不可或缺，根據(jù)不同媒介的傳送媒質(zhì)不同，信道傳輸媒質(zhì)可分為有線信道和無(wú)線信道兩個(gè)方面，而移動(dòng)光纖設(shè)備中的信道信號(hào)是一種較為典型的無(wú)線信道。故此，研究相關(guān)傳送信道領(lǐng)域中的電波特性應(yīng)過(guò)渡到無(wú)線信道的傳播與發(fā)展上，因此在信道傳播過(guò)程中我們要注重研究信道的長(zhǎng)短期衰落，接收機(jī)方面的信號(hào)是否可以表示為：r（t）=m（t）×r0（t）式以及受到相關(guān)數(shù)據(jù)的正太分步兩者間的關(guān)系是否可以加大關(guān)聯(lián)度。

信號(hào)傳播模型的構(gòu)建主要的應(yīng)用方位為在基于信號(hào)分流站與信號(hào)源之間大于信1km的距離時(shí)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)建造模型進(jìn)行構(gòu)造，可采用采用宏蜂窩模型，如Hata模型、CCIR模型、LEE宏峰模型和WIM模型。在相對(duì)較遠(yuǎn)的距離時(shí)，一般為大于5km的距離要采用Hata模型或CCIR模型;距離近時(shí)（小于5km），采用WIM模型。相關(guān)基建建設(shè)中要通過(guò)模型的建立及相關(guān)距離進(jìn)行確定性和可靠性的測(cè)試，根據(jù)其中的因數(shù)分子確定相關(guān)模型的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用線性關(guān)系及回歸分析的相關(guān)方法來(lái)對(duì)距離因子進(jìn)行校正發(fā)展，當(dāng)相關(guān)因勢(shì)分子的輸入?yún)?shù)不同時(shí)，線性關(guān)系的回歸因子也就有所不同。

四、應(yīng)用空間

無(wú)線通信是指不用導(dǎo)線、電纜、光纖等有線介質(zhì)，而是用空間來(lái)傳遞電磁信號(hào)的通信方式。目前無(wú)線通信的應(yīng)用主要應(yīng)用于：無(wú)線電臺(tái)、微波通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、無(wú)線寬帶、航天器與地球之間的遙測(cè)、遙控及通信等。海能達(dá)在無(wú)線通信系統(tǒng)領(lǐng)域擁有近三十年行業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，是全球極少數(shù)同時(shí)提供TETRA、PDT、DMR、專網(wǎng)LTE、衛(wèi)星通信等全系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的專網(wǎng)通信設(shè)備商，擁有從終端到系統(tǒng)、應(yīng)用的端到端全系列產(chǎn)品，能幫助用戶打造一站式解決方案。

（一）4G空間

4G移動(dòng)通信技術(shù)是集3G和WLAN于一體，能夠傳輸高質(zhì)量的視頻和圖像，它的核心要點(diǎn)是不受到時(shí)間與孔家的限制，其主要應(yīng)用技術(shù)較為普遍，如MIMO技術(shù)―MIMO技術(shù)采用分立式多天線技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)空間分集，將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信鏈路分解成多個(gè)并行的通信子通道，從而提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的數(shù)據(jù)容。

（二）ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)主要用于無(wú)線域網(wǎng)（WPAN），是基于IEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的，是一種介于RFID和藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)提案，主要應(yīng)用在短距離并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙、高速率個(gè)域網(wǎng)或802.11x無(wú)線局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單使用，可以認(rèn)為是藍(lán)牙的同族兄弟。

（三）WLAN與Wi-Fi/WAPI

WLAN（無(wú)線局域網(wǎng)）是一種借助無(wú)線技術(shù)取代以往有線布線方式構(gòu)成局域網(wǎng)的新手段，可提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。Wi-Fi俗稱無(wú)線寬帶，全稱Wireless Fideliry。無(wú)線局域網(wǎng)又常被稱作Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，這一名稱來(lái)源于全球最大的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)推廣與產(chǎn)品認(rèn)證組織——Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）。WAPI安全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)本身所蘊(yùn)含的“可運(yùn)營(yíng)、可管理”等優(yōu)勢(shì)，已被以中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信為代表的極具專業(yè)能力的運(yùn)營(yíng)商積極挖掘并推廣、應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)對(duì)WAPI的應(yīng)用進(jìn)一步促進(jìn)了其他行業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)者關(guān)注并支持WAPI。

（四）WiMAX

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式，來(lái)提供最后一英里的無(wú)線寬帶接入，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802.16，其目標(biāo)是促進(jìn)IEEE 802.16的應(yīng)用。相比其他無(wú)線通信系統(tǒng)，WiMAX的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在具有較高的頻譜利用率和傳輸速率上，因而它的主要應(yīng)用是寬帶上網(wǎng)和移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

五、技術(shù)分析

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)使無(wú)線通信水平大幅度提高，同時(shí)也深化了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中網(wǎng)絡(luò)蜂窩技術(shù)是其中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于構(gòu)建全面的網(wǎng)絡(luò)布局而言具有重要保障作用，因此研究無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)蜂窩結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。

（一）空間調(diào)制技術(shù)

空間調(diào)制技術(shù)能夠使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)天線布局更加的科學(xué)化和合理化，空間調(diào)制本身就是信息技術(shù)發(fā)展的形式，而在這種形式下空間調(diào)整能夠幫助蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)模式想成一個(gè)整體的空間，在網(wǎng)絡(luò)空間的具體通道中能夠極大地提升網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的傳輸性能，因此網(wǎng)絡(luò)通道優(yōu)勢(shì)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的重要媒介，而形成該項(xiàng)功能的關(guān)鍵技術(shù)就是空間調(diào)制技術(shù)。

（二）大規(guī)模天線技術(shù)

大規(guī)模天線技術(shù)，也就是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)蜂窩技術(shù)中，通過(guò)天線這種固化的設(shè)施，形成了能夠進(jìn)行發(fā)射和接受的傳輸渠道。

（三）無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線電是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基礎(chǔ)，無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用中，可以通過(guò)無(wú)線電頻譜來(lái)形成高效的傳輸渠道。無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶的使用需求進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而為用戶自主分配適合的網(wǎng)絡(luò)渠道。

總之，現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已從單一的通信功能過(guò)渡到了具有全面功能的通信功能中，因此筆者認(rèn)為系統(tǒng)性了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信基本原理與應(yīng)用有利于更全面的認(rèn)識(shí)5G技術(shù)的發(fā)展，尤其是對(duì)于5G發(fā)展背景下蜂窩技術(shù)通信功能的研究，我們應(yīng)重點(diǎn)挖掘蜂窩技術(shù)通信功能的相關(guān)特性，最終推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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