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對無線通信系統(tǒng)的認識 引言：從廣播電視、收音機到移動電話，從射頻識別到遙控器、雷達等，無線通信這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個方面。隨著全球社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各種無線電技術(shù)在社會的各行業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。 1. 通信系統(tǒng)簡介 通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導引媒體中的傳輸機理來實現(xiàn)，前者稱為無線通信系統(tǒng)，后者稱為有線通信系統(tǒng)。 1.1 原理 通信原理主要就是解決數(shù)據(jù)的收發(fā)以及傳輸，具體如下： （1） 信源編碼：減少碼元數(shù)目和碼元速率以及模擬信號的數(shù)字化 （2） 數(shù)字調(diào)制：模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后，我們稱之為數(shù)字基帶信號，大多數(shù)情況下，數(shù)字基帶信號并不適合在信道中傳輸，這時就需要進行數(shù)字調(diào)制，如ASK,FSK,PSK等，以適應(yīng)信道的傳輸 （3） 模擬調(diào)制：如果在數(shù)字系統(tǒng)中就不需要進行模擬調(diào)制，當在模擬系統(tǒng)中傳輸時就需要進行模擬調(diào)制，如AM,FM,PM等 （4） 信道編碼：信道編碼是為了使數(shù)字信息在信道傳輸時能夠具有更好的抗干擾能力 （5） 模擬解調(diào)：解調(diào)出數(shù)字調(diào)制信號 （6） 數(shù)字解調(diào)：也就是譯碼。這個過程比較復(fù)雜，需要進行載波同步和位同步，以及抽樣判決 1.2 通信系統(tǒng)構(gòu)成 通信系統(tǒng)一般由信息源、信宿（受信者）、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和傳輸媒介等組成。如圖1-1 圖1-1 通信系統(tǒng)構(gòu)成圖 2. 無線通信系統(tǒng)介紹 2.1 定義 無線通信是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。包括：短波通信、超短波通信、微波通信、紅外通信，以及移動通信、衛(wèi)星通信等。 2.2 發(fā)展史 無線通信先驅(qū)： 克拉克于1945年在“無線世界”中發(fā)表文章建議利用靜止衛(wèi)星實現(xiàn)世界范圍的無線電覆蓋。從此，衛(wèi)星通信成為世界通系統(tǒng)的非常重要的組成部分。 巴登于1947年在美國貝爾實驗室發(fā)明晶體管。 莫爾斯是電磁紀錄電報的發(fā)明者，是點劃電報碼的開發(fā)者。 貝爾在29歲時發(fā)明了電話，他在電信和航空方面有許多發(fā)明。 馬克尼在1924年發(fā)明了能提供世界范圍通信業(yè)務(wù)的天波傳輸。 波波夫通過試驗證明發(fā)送無線電報，必須借助電磁發(fā)射。 斯戳格在1889年他發(fā)明了自動電話交換機。 考勞羅夫指導蘇聯(lián)火箭設(shè)計，在1957年10月4日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。 赫茲1887年驗證了電磁波的存在。證明了麥克斯威爾的電磁場的理論。 伏特發(fā)現(xiàn)第一個電荷，是開發(fā)通信用電池的先驅(qū)。 特斯拉研究交流電和高頻無線電波，發(fā)明了兩個電路間感應(yīng)耦合系統(tǒng)。 波特用終生來開發(fā)一種快速印字電報。 李德福利特1906年在夫萊名的二極管上又加上一個電極，他的三級管改善了接收并可以進行放大。 2.3 特點 1.成本價廉 有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線數(shù)傳電臺建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個終端連接無線數(shù)傳電臺和架設(shè)適當高度的天線就可以了。相比之下用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當節(jié)省的。當然在一些近距離的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，無線的通訊方式并不比有線的方式成本低，但是有時候?qū)嶋H的現(xiàn)場環(huán)境難以布線，客戶根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的需要還是會選用無線的方式來實現(xiàn)通訊。 2.建設(shè)工程周期短 當要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠程站點相互連接通訊的時候，采用有線的方式，必須架設(shè)長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個工程周期可能就需要數(shù)個月的時間，而用數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍枰茉O(shè)適當高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。 3.適應(yīng)性好 有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時候，將對有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強的制約力，而用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制，所以說用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。 4.擴展性好 在用戶組建好一個通訊網(wǎng)絡(luò)之后，常常因為系統(tǒng)的需要增加新的設(shè)備。如果采用有線的方式，需要重新的布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，但是如果采用無線數(shù)傳電臺建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無線數(shù)傳電臺相連接就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的擴充了，相比之下有更好的擴展性。 5.設(shè)備維護上更容易實現(xiàn)。 有線通訊鏈路的維護需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時，一般很難及時找出故障點，而采用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時則能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運行。 3. 無線通信技術(shù) 3.1 類型 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分為無線廣域網(wǎng)（WWAN），無線城域網(wǎng)（WMAN），無線局域網(wǎng)（WLAN），無線個域網(wǎng)（WPAN），低速率無線個域網(wǎng)（LR-WPAN） 短距離無線通信技術(shù)分為藍牙（Bluetooth），Wi-Fi，IrDA技術(shù),進場通信（NFC），Zigbee技術(shù), UWB技術(shù) 1.藍牙技術(shù) 藍牙是一種短距離無線電技術(shù)，利用“藍牙”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。藍牙技術(shù)的傳輸范圍大約為10米左右。由于使用比較高的跳頻速率，使藍牙系統(tǒng)具有較高的抗干擾能力。 2. Wi-Fi技術(shù) Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互通性。現(xiàn)時一般人會把Wi-Fi及IEEE 802.11混為一談。 Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，當時的名稱叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)。在2002年10月，正式改名為Wi-Fi Alliance。 3.IrDA技術(shù) IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網(wǎng)的技術(shù)。IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信成本低廉。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設(shè)備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺設(shè)備之間的連接。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。 4. NFC技術(shù) NFC是Near Field Communication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品、PC 和智能控件工具間進行近距離無線通信。NFC 提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。 有非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸（10cm）交換數(shù)據(jù)，由射頻識別RFID演變而來，并向下兼容RFID，主要可能用于手機等手持設(shè)備中，具有天然的安全性的特點。應(yīng)用于付款和購票，電子票證，智能媒體，交換、傳輸數(shù)據(jù) 5.Zigbee技術(shù) Zigbee主要應(yīng)用于短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。Zigbee使用2.4GHz波段，采用調(diào)頻技術(shù)。與藍牙相比，它更簡單，速率更慢，功率及費用也更低。可以比藍牙更好地支持游戲，消費電子，儀器和家庭自動化應(yīng)用。 6.UWB技術(shù) 超寬帶技術(shù)UWB是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，主要應(yīng)用于小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對速率要求非常高（大于100Mb/s）的LANs或PANs。 3.2 認識 無線通信飛速發(fā)展 ，但是不同的通信技術(shù)有不同的特點。藍牙深受大家歡迎，但是它的售價一直居高不下，這就影響了廠商的使用意愿。WiFi最主要的優(yōu)勢在于傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長。因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開始進入家庭以及教育機構(gòu)等領(lǐng)域。ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景非?？春?，利用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)醫(yī)療中的遠程監(jiān)測病人身體狀況，家庭自動化中的照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、門禁系統(tǒng)的遠程控制，工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)自動采集和處理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化地進行遠程設(shè)備控制。超寬帶技術(shù)是現(xiàn)在被廣泛研究的一種新興無線通信技術(shù)，是一種采用極寬的頻帶，極低的發(fā)送功率，并且抗干擾性能強、傳輸速率高、保密性好，與其他業(yè)務(wù)共享頻譜的近距離無線通信技術(shù)。超寬帶無線技術(shù)以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低成本的優(yōu)點。可見超寬帶通信系統(tǒng)的優(yōu)勢是非常顯著的。但這并不能說超寬帶系統(tǒng)可取代其他系統(tǒng)，而是要視具體情況而定。 我相信在不遠的將來有越來越多無線通信功能的設(shè)備進入我們的生活，它們的互補性日趨鮮明，并將極大地改變我們的生活方式。 4. 總結(jié) 在這次對通信系統(tǒng)的認識實習中，我聽了關(guān)于通信的實習講座，參觀了我們學校的計算機工程實驗中心和現(xiàn)代教育技術(shù)中心，知道實驗中心包括三大實驗室：計算機基礎(chǔ)教學實驗中心、計算機應(yīng)用技術(shù)實驗室、通信工程實驗室。老師帶領(lǐng)我們看了路由器，中心交換機，服務(wù)器，小型機等大型設(shè)備。聽老師講解了我校的校園網(wǎng)的主要組成，教務(wù)系統(tǒng)以及一卡通等功能得以實現(xiàn)所用到的器件。還去了電信局了解了中國電信的工作模式和工作人員的工作內(nèi)容。 在報告的準備過程中，通過查閱各方面的資料，對無線通信系統(tǒng)有了更深層次的了解。無線通信這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個方面，包括日常使用的手機、無線電話等，其中3G、WLAN、UWB、藍牙、寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)都是21世紀最熱門的無線通信技術(shù)的應(yīng)用。我希望無線通信向更快捷，高質(zhì)量，更豐富，更方便，更便宜的方向發(fā)展。 參考文獻： 1. 董彬虹，楊煉，李強. 在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2009 2. 宋俊德，戰(zhàn)曉蘇. 無線通信與網(wǎng)絡(luò). 國防工業(yè)出版社.2008 3. 依思杰斯, 克勒克斯. MIMO無線通信. 機械工業(yè)出版社.2010