无线通信技术的应用与发展
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作者: 王存 孙志峰 安瑞
摘要：无线通信技术在生产生活中起着重要作用。今后的发展将以网络技术应用为中心，开发用于无线通信行业的应用软件和应用技术是促进社会进步的关键。总体说来，与其他行业相比，目前无线通信技术在生产生活中的应用水平和广泛程度还不高，但已显示出了它对社会发展的重要作用。
关键词：通信 LED 光无线 超宽带
无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种信息通信方式，无线通信主要包括卫星通信和微波通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几千米到几十千米。但是微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米就要建一个微波中继站。而卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动物体之间建立微波通信联系。近些年在信息通信技术领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
一、LED无线通信技术
随着信息技术的发展，半导体照明信息网的研究取得了重大突破，通过LED灯光连接宽带网络的构想变成了现实。通过对LED灯进行高速的开关动作，可发出调制信号，从而完成指令和信息的传输。LED灯的开关速度可达每秒20余次，人的肉眼根本无法感觉到，因此不会对正常的照明和人眼造成影响。使用时只需将电脑放置于LED灯的照射下，不需要无线网卡或其它网络设备，通过LED灯光就可以将网络信号传输给电脑。最大的传输速率可达到2Mbps。除具有连接互联网络的功能外，还能够通过LED灯光对电器的开关和调节进行控制。
LED灯属于环保型照明设备，使用过程中不产生电磁波，也不会对周边的电子设备造成干扰，即使是在飞机上也可以使用。甚至是在水下，也可以通过LED灯光完成对网络信号的高速传输。目前，美国、日本和欧洲都开始了关于LED无线通信技术的研究，该技术将成为未来科技发展的重要方向。
二、光无线通信技术
光无线通信技术是一种宽带接入方式，是光通信与无线通信结合的产物，它利用光束信号通过大气空间，而不是通过光纤来传送信号。这种技术的接入系统在组成结构上与光纤传送系统非常相似，这种系统的物理组成也是非常简单的，用户不但无需申请无线频率，而且起始投资低，能快速装设，运营费用低，可提供与光纤系统相似的传送带宽。
光无线通信网按照组网的结构来说，可以有点到点、点到多点和网状网三种结构，这三种结构可以组合起来使用。
光无线通信技术与其他通信接入技术相比具有如下优点：
1、部署快速
因为不需要埋设光纤和等待各种手续上的问题，光无线通信可以在几天内，甚至几小时内完成连接。光无线通信的无线接收器大小如同一部保安摄像机，可以轻而易举地安装在屋内、屋顶甚至窗外。
2、无需频谱许可证
因光无线通信设备间没有信号的相互干扰，故无需像无线电通信那样申请频率许可证。
3、带宽很宽
如果采取点到点的组网方式，光无线通信能支持155Mb/s～10Gb/s的传输速率，传输距离在2-4公里之间。在点到多点的组网方式中，光无线通信能支持155Mb/s～10Gb/s的传输速率，但传输距离为1-2公里。如果采用网状网的组网方式则可支持622Mb/s的传输速率，传输距离为200―400米。
4、不容易出现传输堵塞
由于光无线通信系统使用点对点的系统，在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后，光无线通信系统到端用户节点之间的信号通道仍然保持着光的形式，中间没有电转换的介入。这样以来，光无线通信系统内光信号的流动就没有光电转换的障碍，所以信息在传输时就不会出现信息堵塞等现象。
5、抗干扰性强
光无线通信接入方式是一种新的宽带数据接入业务，能够在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线宽带接入服务。由于这种技术的频谱位于光频段，微波等不会对其构成干扰。而且这种技术的频谱与大多数中低频段电磁波不同，其已经达到300GHz以上的数值，这样的电磁波频段的应用在全球都不受管制，可以免费使用，惟一的要求是设备功率不能超过国际电子技术委员会规定的功率上限。
6、安全保密性强
光无线通信的波束很窄，定向性非常好，非可视光，即使是夜间也无法发现，因此无法探测到链路的位置，更不存在窃听的可能性。并且用户到集线器之间的链路通常是加密的，所以安全保密性也比较强。
7、协议透明
光无线通信以光为传输媒介，任何传输协议均可容易地叠加上去，对语音、图像、数据等业务完全可以做到透明传送。
8、成本低光
光无线通信的成本是光纤的1/10―1/3。
三、超宽带无线通信技术
超宽带(UWB)技术是目前备受关注的一种新型短距离高速无线通信技术。多年来，这项技术一直应用于军事领域。UWB在民用领域开放后，有望凭借其超高的传输速度和低功率、低成本等一系列优势给短距离无线接入市场注入新的活力。
UWB的技术特点主要有：
1、传输速率高
UWB系统使用上千兆赫兹的超宽频带，所以即使把发送信号功率谱密度控制得很低，也可以实现高达200 Mb/s―500 Mb/s的信息速率。根据香农信道容量公式，如使用7GHz带宽，那么即使信噪比低至-10dB，理论信道容量也能达到1 Gb/s， 因此实际中实现200Mb/s以上的速率是完全有可能的。
2、通信距离短
由于高频信号强度随着传播距离的增加衰减太快，因此使用超宽频带的系统更适合于进行短距离通信。理论分析表明，当收发机之间的距离大于12 m时，UWB的信道容量低于传统的窄带系统。
3、平均发射功率低
在短距离应用中，UWB发射机的发射功率通常可做到低于1 mW，这是通过牺牲带宽来换取的。其所带来的好处体现在两方面：一是可使UWB系统与同频段的现有窄带通信系统保持良好共存性；二是使得UWB信号隐蔽性较好，不易被截获，保密性高。
4、多径分辨率极高
由于UWB采用持续时间极短的窄脉冲，其时间、空间分辨力都很强，因此系统的多径分辨率极高，接收机通过分集可以获得很强的抗衰落能力，同时在进行测距、定位、跟踪时也能达到更高的精度。值得一提的是，窄脉冲具有很强的穿透各种障碍物的能力，例如墙壁和地板，因此UWB具有比红外通信更为广泛的应用。
5、适合于便携型应用
传统的UWB技术使用基带传输，无需进行射频调制和解调，由此带来的好处是设备的成本低，功耗小，灵活性高，适合于便携型无线应用。
就现在的发展趋势来推断，UWB的应用将主要集中在以下几个方面：
(1)桌面PC机、笔记本电脑、移动设备与各种外设之间的无线连接，例如与打印机、扫描仪、存储设备等的无线连接。
(2)各种移动设备之间的高速信息传输，例如MP3、PDA、可视电话、3G手机等设备之间的短距离点到点通信，包括多媒体文件传输、游戏互动等。
(3)数字电视、家庭影院、DVD机、投影机、数码相机、机顶盒等家用电子设备之间的可视文件和数据流的传输。
参考文献：
[1] 朱刚，刘伟.《无线通信与发展》
[2] 史为超.《光纤通信的应用与发展》
[3]田秀桃.21世纪物理学的前沿及研究特点[J].科技信息（学术版） 2008年 第23期
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