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无线通信原理 无线通信系统

老井百科 老井百科 2023-01-22 【生活常识】 67人已围观

摘要本篇文章老井百科给大家谈谈无线通信原理,以及无线通信系统对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。无线电通讯原理是什么?1、无线通信是利用电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通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。简单讲,无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中,信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。

本篇文章老井百科给大家谈谈无线通信原理,以及无线通信系统对应的知识点,希望对各位有所帮助,不要忘了收藏本站喔。

无线电通讯原理是什么?

1、无线通信是利用电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通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。简单讲,无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中,信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。

2、无线电通信(radio communications)是将需要传送的声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上经空间和地面传至对方的通信方式,利用无线电磁波在空间传输信息的通信方式。

线电通信(radio communications)是将需要传送的声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上经空间和地面传至对方的通信方式,利用无线电磁波在空间传输信息的通信方式。

手机的无线通信原理是什么?为什么能够通过空气传播?

简单的说就是利用了电磁感应原理,电磁波可以不依靠介质以光速在空间中传播,而在另一个天线上产生感应电流,手机再将信号解码放大并通过耳机播放出声音,反过来也可以向其他手机传送信号。现在的手机都是现在的手机基本上都是蜂窝电话,利用无线电与在附近的基站交换信息,通过基站的大功率系统再来与在通信范围之内的其他终端机进行通信。要是还不知道无线通信的原理可以上百度去搜索下。有事找度娘。

无线WiFi什么原理

现在无线WiFi已经成为了我们生活中不可缺少的一部分,走到哪,哪里就有WiFi。我为大家整理了无线WiFi的原理,供大家参考阅读!

无线WiFi的原理

无线WiFi俗称无线宽带,全称Wireless Fideliry。无线局域网又常被称作WiFi网络,这一名称来源于全球最大的无线局域网技术推广与产品认证组织——WiFi联盟(WiFi Alliance)。作为一种无线联网技术,WiFi早已得到了业界的关注。WiFi终端涉及手机、PC(笔记本电脑)、平板电视、数码相机、投影机等众多产品。目前,WiFi网络已应用于家庭、企业以及公众热点区域,其中在家庭中的应用是较贴近人们生活的一种应用方式。由于WiFi网络能够很好地实现家庭范围内的网络覆盖,适合充当家庭中的主导网络,家里的其他具备WiFi功能的设备,如电视机、影碟机、数字音响、数码相框、照相机等,都可以通过WiFi网络这个传输媒介,与后台的媒体服务器、电脑等建立通信连接,实现整个家庭的数字化与无线化,使人们的生活变得更加方便与丰富。目前,除了用户自行购置WiFi设备建立无线家庭网络外,运营商也在大力推进家庭网络覆盖。比如,中国电信的“我的E家”,将WiFi功能加入到家庭网关中,与有线宽带业务绑定。今后WiFi的应用领域还将不断扩展,在现有的家庭网、企业网和公众网的基础上向自动控制网络等众多新领域发展。

无线通信的简述

与有线传输相比,无线传输具有许多优点。或许最重要的是,它更灵活。无线信号可以从一个发射器发出到许多接收器而不需要电缆。所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。

在无线通信中频谱包括了9khz到300000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。

信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。接收和发送信号都需要天线,天线分为全向天线和定向天线。在信号的传播中由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地,形成多径信号。

无线通信的基本原理

无线通信是利用电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通信方式。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。简单讲,无线通信是仅利用电磁波而不通过线缆进行的通信方式。

1,无线频谱

所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。声音和光是电磁波得两个例子。无线频谱(也就是说,用于广播、蜂窝电话以及卫星传输的波)中的波是不可见也不可听的——至少在接收器进行解码之前是这样的。

“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体,这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如,AM广播涉及无线通信波谱的低端频率,使用535到1605khz之间的频率。

无线频谱是所有电磁波谱的一个子集。在自然界中还存在频率更高或者更低的电磁波,但是他们没有用于远程通信。低于9kz的频率用于专门的应用,如野生动物跟踪或车库门开关。频率高于300 000Ghz的电磁波对人类来说是可见的,正是由于这个原因,他们不能用于通过空气进行通信。例如,我们将频率为428570Ghz的电磁波识别为红色。

当然,通过空气传播的信号不一定会保留在一个国家内。因此,全世界的国家就无线远程通信标准达成协议是非常重要的。ITU就是管理机构,它确定了国际无线服务的标准,包括频率分配、无线电设备使用的信号传输和协议、无线传输及接收设备、卫星轨道等。如果政府和公司不遵守ITU标准,那么在制造无线设备的国家之外就可能无法使用它们。

2,无线传输的特征

虽然有线信号和无线信号具有许多相似之处——例如,包括协议和编码的使用——但是空气的本质使得无线传输与有线传输有很大的不同。当工程师门谈到无线传输时,他们是将空气作为“无制导的介质”。因为空气没有提供信号可以跟随的固定路径,所以信号的传输是无制导的。

正如有线信号一样,无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。

注意,在无线信号的发送端和接收端都使用了天线,而要交换信息,连接到每一个天线上的收发器都必须调整为相同的频率。

3,天线

每一种无线服务都需要专门设计的天线。服务的规范决定了天线的功率输出、频率及辐射图。天线的“辐射图”描述了天线发送或接收的所有电磁能的三维区域上的相对长度。“定向天线”沿着一个单独的方向发送无线电信号。这种天线用在来源需要与一个目标位置(如在点对点连接中)通信时。定向天线还可能用在多个接收节点排列在一条线上时。或者,它可能用在维持信号的一定距离上的强度比覆盖一个较广的地理区域更重要时,因为天线可以使用它的能量在更多的方向发送信号,也可以在一个方向上发送更长的距离。使用定向天线无线服务的一些例子包括卫星下行线路和上行线路,无线LAN以及太空、海洋和航空导弹。

与之相比,“全向天线”在所有的方向上都与相同的强度和清晰度发送和接收无线信号。这种天线用在许多不同的接收器都必须能够获得信号时,或者用在接收器的位置高度易变时。电视台和广播站使用全向天线,大多数发送移动电话的发射塔也是如此。

无线信号传输中的一个重要考虑是天线可以将信号传输的距离,同时还使信号能够足够强,能够被接收机清晰地解释。无线传输的一个简单原则是,较强的信号将传输的比较弱的信号更远。

正确的天线位置对于确保无线系统的最佳性能也是非常重要的。用于远程信号传输的天线经常都安装在塔上或者高层的顶部。从高处发射信号确保了更少的障碍和更好的信号接收。

4,信号传播

在理想情况下,无线信号直接在从发射器到预期接收器的一条直线中传播。这种传播被称为“视线”(Line Of Sight,LOS),它使用很少的能量,并且可以接收到非常清晰的信号。不过,因为空气是无制导介质,而发射器与接收器之间的路径并不是很清晰,所以无线信号通常不会沿着一条直线传播。当一个障碍物挡住了信号的路线时,信号可能会绕过该物体、被该物体吸收,也可能发生以下任何一种现象:发射、衍射或者散射。物体的几何形状决定了将发生这三种现象中的那一种。

(1)反射、衍射和散射

无线信号传输中的“反射”与其他电磁波(如光或声音)的反射没有什么不同。波遇到一个障碍物并反射——或者弹回——到其来源。对于尺寸大于信号平均波长的物体,无线信号将会弹回。例如,考虑一下微波炉。因为微波的平均波长小于1毫米,所以一旦发出微波,它们就会在微波炉的内壁(通常至少有15cm长)上反射。究竟哪些物体会导致无线信号反射取决于信号的波长。在无线LAN中,可能使用波长在1~10米之间的信号,因此这些物体包括墙壁、地板天花板及地面。

在“衍射”中,无线信号在遇到一个障碍物时将分解为次级波。次级波继续在它们分解的方向上传播。如果能够看到衍射的无线电信号,则会发现它们在障碍物周围弯曲。带有锐边的物体——包括墙壁和桌子的角——会导致衍射。

“散射”就是信号在许多不同方向上扩散或反射。散射发生在一个无线信号遇到尺寸比信号的波长更小的物体时。散射还与无线信号遇到的表面的粗糙度有关。表面也粗糙,信号在遇到该表面是就越容易散射。在户外,树木会路标都会导致移动电话信号的散射。

另外,环境状况(如雾、雨、雪)也可能导致反射、散射和衍射

(2)多路径信号

由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地。这样的信号被称为“多路径信号”。多路径信号的产生并不取决于信号是如何发出的。它们可能从来源开始在许多方向上以相同的辐射强度,也可能从来源开始主要在一个方向上辐射。不过,一旦发出了信号,由于反射、衍射和散射的影响,它们就将沿着许多路径传播。

无线信号的多路径性质既是一个优点又是一个缺点。一方面,因为信号在障碍物上反射,所以它们更可能到达目的地。在办公楼这样的环境中,无线服务依赖于信号在墙壁、天花板、地板以及家具上的反射,这样最终才能到达目的地。

多路径信号传输的缺点是因为它的不同路径,多路径信号在发射器与接收器之间的不同距离上传播。因此,同一个信号的多个实例将在不同的时间到达接收器,导致衰落和延时。

5,窄带、宽带及扩展频谱信号

传输技术根据它们的信号使用了无线频谱的部分大小而有所不同。一个重要区别就是无线使用窄带还是宽带信号传输。在“窄带”,发射器在一个单独的频率或者非常小的频率范围上集中信号能量。与窄带相反,“宽带”是指一种使用无线频谱的相对较宽频带的信号传输方式。

使用多个频率来传输信号被称为扩展频谱技术,换句话说,在传输过程中,信号从来不会持续停留在一个频率范围内。在较宽的频带上分布信号的一个结果是它的每一个频率需要的功率比窄带信号传输更小。信号强度的这种分布使扩展频谱信号更不容易干扰在同一个频带上传输的窄带信号。

在多个频率上分布信号的另一个结果是提高了安全性。因为信号是根据一个只有获得授权的发射器和接收器才知道的序列来分布的,所以未获授权的接收器更难以捕获和解码这些信号。

扩展频谱的一个特定实现是“跳频扩展频谱”(Frequency Hopping Spread Spectrum ,FHSS)。在FHSS传输中,信号与信道的接收器和发射器知道的同一种同步模式在一个频带的几个不同频率之间跳跃。另一种扩展频谱信号被称为“直接序列扩展频谱”(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)。在DSSS中,信号的位同时分布在整个频带上。对每一位都进行了编码,这样接收器就可以在接收到这些位时重组原始信号。

6,固定和移动

每一种无线通信都属于以下两个类别之一:固定或移动。在“固定”无线系统中,发射器和接收器的位置是不变的。传输天线将它的能量直接对准接收器天线,因此,就有更多的能量用于该信号。对于必须跨越很长的距离或者复杂地形的情况,固定的无线连接比铺设电缆更经济。

不过,并非所有通信都适用固定无线。例如,移动用户不能使用要求他们保留在一个位置来接收一个信号的服务。相反,移动电话、寻呼、无线LAN以及 其它许多服务都在使用“移动”无线系统。在移动无线系统中,接收器可以位于发射器特定范围内部的任何地方。这就允许接收器从一个位置移动到另一个位置,同时还继续接受信号。

无线通信原理的发展现状

1,分类

无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽,通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。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体之间建立微波通信联系。

2,热点技术

(1)4G

第四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。4G是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,比目前的家用宽带ADSL(4兆)快25倍,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外,4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。

(2)ZigBee技术

ZigBee技术主要用于无线个域网(WPAN),是基于IEE802.15.4无线标准研制开发的,是一种介于RFID和蓝牙技术之间的技术提案,主要应用在短距离并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee协议比蓝牙、高速率个域网或802.11x无线局域网更简单使用,可以认为是蓝牙的同族兄弟。

(3)WLAN与WAPI

WLAN(无线局域网)是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段,可提供传统有线局域网的所有功能,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它是通用无线接入的一个子集,支持较高传输速率(2Mb/s~54Mb/s,甚至更高),利用射频无线电或红外线,借助直接序列扩频(DSSS)或跳频扩频(FHSS)、GMSK、OFDM等技术,甚至将来的超宽带传输技术UWBT,实现固定、半移动及移动的网络终端对Internet网络进行较远距离的高速连接访问。目前,原则上WLAN的速率尚较低,主要适用于手机、掌上电脑等小巧移动终端。1997年6月,IEEE推出了802.11标准,开创了WLAN先河,WLAN领域现在主要有IEEE802.11x系列与HiperLAN/x系列两种标准。

WAPI是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure的缩写。WAPI作为我国首个在计算机网络通信领域的自主创新安全技术标准,能有效阻止无线局域网不符合安全条件的设备进入网络,也能避免用户的终端设备访问不符合安全条件的网络,实现了“合法用户访问合法网络”。WAPI安全的无线网络本身所蕴含的“可运营、可管理”等优势,已被以中国移动、中国电信为代表的极具专业能力的运营商积极挖掘并推广、应用,运营市场对WAPI的应用进一步促进了其他行业市场和消费者关注并支持WAPI。目前市场上已有50多款来自全球主要手机制造商的智能手机支持WAPI,包括诺基亚、三星、索爱、酷派。而中国三大电信运营商也都已开始或完成第一批WAPI热点的招标和竞标工作,以中国移动为例,到目前为止已实际部署了大概10万个WAPI热点。这意味着WAPI的生态系统已基本建成,WAPI商业化的大门已经打开。

(4)短距离无线通信(蓝牙、RFID、IrDA)

蓝牙(Bluetooth)技术,实际上是一种短距离无线电技术。利用蓝牙技术,能够有效地简化掌上电脑、笔试本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信,也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效,进而为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段,其数据速率为1Mbps,采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术为免费使用,全球通用规范,在现今社会中的应用范围相当广泛。

RFID是Radio Frequency Identification的缩写,即射频识别,俗称电子标签。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。目前RFID产品的工作频率有低频(125kHz~134kHz)、高频(13.56MHz)和超高频(860MHz~960MHz),不同频段的RFID产品有不同的特性。射频识别技术被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、防伪等众多领域,例如WalMart、Tesco、美国国防部和麦德龙超市都在它们的供应链上应用RFID技术。在将来,超高频的产品会得到大量的应用。

IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术,也许是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。目前其软硬件技术都很成熟,在小型移动设备,如PDA、手机上广泛使用。事实上,当今每一个出厂的PDA及许多手机、笔记本电脑、打印机等产品都支持IrDA。IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权,因而红外通信成本低廉。它还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点;且由于数据传输率较高,适于传输大容量的文件和多媒体数据。此外,红外线发射角度较小,传输安全性高。IrDA的不足在于它是一种视距传输,2个相互通信的设备之间必须对准,中间不能被其他物体阻隔,因而该技术只能用于2台(非多台)设备之间的连接(而蓝牙就没有此限制,且不受墙壁的阻隔)。IrDA目前的研究方向是如何解决视距传输问题及提高数据传输率。

(5)WiMAX

WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作系统,可以替代现有的有线和DSL连接方式,来提供最后一英里的无线宽带接入,其技术标准为IEEE 802.16,其目标是促进IEEE 802.16的应用。相比其他无线通信系统,WiMAX的主要优势体现在具有较高的频谱利用率和传输速率上,因而它的主要应用是宽带上网和移动数据业务。

(6)超宽带无线接入技术UWB

UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术,利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号,UWB能在10米左右的范围内实现数百Mb/s至数Gb/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势,主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。

对于UWB技术,应该看到,它以其独特的速率以及特殊的范围,也将在无线通信领域占据一席之地。由于其高速、窄覆盖的特点,它很适合组建家庭的高速信息网络。它对蓝牙技术具有一定的冲击,但对当前的移动技术、WLAN等技术的威胁不大,反而可以成为其良好的补充。

(7)EnOcean

EnOcean无线通信标准被采纳为国际标准“ISO/IEC 14543-3-10”,这也是世界上唯一使用能量采集技术的无线国际标准。EnOcean能量采集模块能够采集周围环境产生的能量,从光、热、电波、振 动、人体动作等获得微弱电力。这些能量经过处理以后,用来供给EnOcean超低功耗的无线通讯模块,实现真正的无数据线,无电源线,无电池的通讯系统。 EnOcean无线标准ISO/IEC14543-3-10使用868MHz,902MHz,928MHz和315MHz频段,传输距离在室外是300 米,室内为30米。

(8)Z-Wave

Z-Wave是由丹麦公司Zensys所主导的无线组网规格, Z-Wave是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz,868.42MHz信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄带宽应用场合。Z-Wave技术也是低功耗和低成本的技术,有力地推动着低速率无线个人区域网。

无线通信的工作原理?

无线电通信的基本原理

罗杰

摩托罗拉的双向无线电通信系统于五十余年前第二次世界大战时由军方率先采用,让军人在行动时以无线电对讲机彼此通话,当时的手机称为步话机(walkie-talkies)。

双向无线电在军方使用非常普遍,在无电话线路的地区,军方人员就采用无线电。在今天,无线电已经广泛地用于保安、公共服务和公用事业,以及商业和个人等用途。

双向无线电的主要优点是直接点对点,不须任何基本设施,只要双方调到相同的频率,便可彼此通话。

双向无线电通信的原理

双向无线电对讲机是用于发射和接收语音信息。每一部双向无线电对讲机包含一个发射器和一个接受器、一个麦克风和一个扩音器、一条天线和一组电源。手提式双向无线通讯以电池为电源,而车装式无线电可使用汽车的电源。

用户对着麦克风说话,语音信号即转换为电子信号。此信号经发射器处理放大为无线电信号,再传送至天线,由天线把无线电信号发射至空中。

受信方的天线接收无线电信号,把此信号送到接收器。接收器将此无线电信号转变为原来的语音,再由无线电对讲机的扩音器放出来,此时就可听见原来的信息。

简单的双向无线电系统

两部以上的无线电对讲机彼此“对话”时,它们必须在同一个频率上运作。在单一频率单工系统,每位无线电用户可以在任何时间发射或接收信息。这与电话系统不同,电话是双工系统,可以同时发言和聆听。

因而,用户在发话前,必须注意无线电系统的频道是否开放。

高效率双向无线电通信步骤

如果所有无线电用户都遵守下列规则,就可达成高效率的双向无线电通信。

1.不打断其它用户的发言。随时注意频道上的通话情形。大部份双向无线电对机上都有一个监听按钮。压下此按钮便可听到频道上的通话情形。发送前频道必须是空白的。

2.把对讲机维持在垂直位置,扩音器??麦克风维持在嘴巴正前方三寸处。

3.发话时,对着麦克风缓慢地、清楚地说话。长话短说,才不会霸占语音频道太久。

噪音抑制

噪音抑制是指降低、抑制或消除无用的无线电信号或噪声,让它们不会从扩音器传出来。无线电对讲机所出现的背景噪声是未使用噪音抑制的结果。大部份无线电对讲机都配备噪音抑制模式(载波抑制或编码抑制)和抑制水准的选择开关或按钮。

载波抑制和编码抑制

载波抑制在不发射时防止噪声自扩音器出来,因而属于安静的备用作业。

编码抑制让无线电以编码方式只听到他们所要的信息。换言之,它过滤了转往特定无线电用户以外的所有其它信息,只有编码相同的无线电对讲机在编码模式下才能听到所发的信号。编码抑制分为PL(Private Line专用线路)的单音编码抑制和DPL(Digital Private Line 数字化专用线路)的数字化编码抑制两种。

大部份无线电对讲机都配备一个监听按钮,让客户取消噪音抑制、解除编码抑制模式。压下此按钮时,扩音器即传出频道上的所有语音通话。以相同的频率而以不同的抑制编码通话时,发话前必须先聆听、确定频道上无其它语音通话。否则,同时发话会破坏已经在进行中的通话。 PL和DPL编码噪音抑制系统

单音编码抑制系统使用次音频,可使用42种不同的单音编码。数字化编码抑制系统的功能和单音编码抑制系统相同,但可使用84种不同的数字编码,不使用音频来“开启”扩音器。

虽然这些系统都称为“专用线路”,但实际上不具保密功能。如果用户遵守规律,多少还有点隐密性,但任何用户接听时,都可以在频率上听见。因而,用户必须了解编码抑制的效益和限制。

频率和频道

频率和频道是无线电通信中常用的术语。每一部双向无线电产品的规格上都会清楚地列出其作业频率。同时,主管机构发出的使用执照上也列出其作业的特定频率。 无线电用户增加、频谱愈来愈拥挤时,频率使用管制愈为必要。

简言而之,频道就是无线电发射和接收信息的频率。然而、频道负载是指同一频道所指定的用户数目。在无线电使用频繁的地区,频道负载可能有效地限制了可使用的频道数和客户的通话能力。

无线电对讲机可使用数条频道时,用户就可一条一条地测试,找到可以使用的空白频道。同时、可使用的频道较多时,用户群组的组织更方便。

如无线电对讲机具备PL/DPL编码噪音抑制功能,如果用户群组都具有相同的PL?DPL编码,就可加以组合,从而在同一条频道上作业。除非他们要转换频道,转到其它频率,他们就可设定在其通话小组的频率上。

涵盖范围

无线电涵盖范围指它的可能通话距离。涵盖范围视许多因素定,诸如:

■无线电对讲机的功率,即发射无线电信号的强度:1W-5W

■无线电信号所必须经过的地形:郊外/市区

■作业频率:VHF/UHF

低频率无线电涵盖的距离大于高频率。一般而言,无线电信号受各种障碍物以及空气中各种颗粒、例如水蒸气和灰尘的影响。树木、浓密的树叶、 建筑物和混凝土地板也会限制涵盖范围。总之,郊区的无线电通话距离比都市内远。

户外

一瓦特功率输出的UHF无线电在户外的涵盖范围、即在非常开阔的环境、山岗和树木等障碍物非常少时,一般可达两公里。如地形上的障碍增加,则涵盖范围缩短。

大楼建筑

在大楼建筑中,一瓦特功率输出的UHF无线电的涵盖范围可达二至二十层楼,但涵盖范围会受建筑物造形和建筑材料的影响。

现在的无线电通信的工作原理是什么?

与有线传输相比,无线传输具有许多优点。或许最重要的是,它更灵活。无线信号可以从一个发射器发出到许多接收器而不需要电缆。所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。

原理:在无线通信中频谱包括了9khz到300000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。无线信号也是源于沿着导体传输的电流。电子信号从发射器到达天线,然后天线将信号作为一系列电磁波发射到空气中。

信号通过空气传播,直到它到达目标位置为止。在目标位置,另一个天线接收信号,一个接收器将它转换回电流。接收和发送信号都需要天线,天线分为全向天线和定向天线。在信号的传播中由于反射、衍射和散射的影响,无线信号会沿着许多不同的路径到达其目的地,形成多径信号。所有无线信号都是随电磁波通过空气传输的,电磁波是由电子部分和能量部分组成的能量波。声音和光是电磁波得两个例子。无线频谱(也就是说,用于广播、蜂窝电话以及卫星传输的波)中的波是不可见也不可听的——至少在接收器进行解码之前是这样的。

“无线频谱”是用于远程通信的电磁波连续体,这些波具有不同的频率和波长。无线频谱包括了9khz到300 000Ghz之间的频率。每一种无线服务都与某一个无线频谱区域相关联。例如,AM广播涉及无线通信波谱的低端频率,使用535到1605khz之间的频率。

每一种无线服务都需要专门设计的天线。服务的规范决定了天线的功率输出、频率及辐射图。天线的“辐射图”描述了天线发送或接收的所有电磁能的三维区域上的相对长度。“定向天线”沿着一个单独的方向发送无线电信号。这种天线用在来源需要与一个目标位置(如在点对点连接中)通信时。定向天线还可能用在多个接收节点排列在一条线上时。或者,它可能用在维持信号的一定距离上的强度比覆盖一个较广的地理区域更重要时,因为天线可以使用它的能量在更多的方向发送信号,也可以在一个方向上发送更长的距离。

从1G到4G:无线通信原理浅析

1G——2G——2.5G——3G——4G

让我们从一个电磁波开始

我们知道,随时间变化的电场产生磁场 , 随时间变化的磁场产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。

但是有一个问题, 传输距离短 ,这些电磁波往往是低频的,发射能力很弱,所以我们需要找一些高频信号把这些低频信号载到遥远的地方。像这样把低频信号加载到高频信号上去,叫做调制,他的反过程叫做解调。好,现在我们可以发射信号了

还有一个问题, 信号衰减 ,怎么办?不能增加发射功率,那样只能让手机越做越大,要用蜂窝。每个蜂窝中有一个基站,对信号进行放大增强。为了不冲突,相邻的蜂窝之间不能使用相同频段的信号(相同频段,互相干扰,所以在蜂窝之上进行跳频传输)

有了这些理论,我们的1G网络诞生了。1G网络传输的是模拟信号,他采集到模拟信号,经过放大加强,调制之后发射出去,然后通过蜂窝进行传输。

简易的振荡发射电路,(声音采集,放大,调制)它可以用作无线麦克,无线遥控和窃听,1G网络最经典的应用就是大哥大。模拟信号手机,9字头的号码,只能打电话,不可以互通短信。当时的大哥大设备极其昂贵,只有香港的大哥们用得起,所以江湖人称大哥大,绝对是身份与地位的象征,在当时的上流社会,就像阿玛尼一样流行。

但是大哥大有一个特性十分令人忧伤,就是 1G网络通话不能保密 ,只要我们用一个振荡电路,调到相应的频率,就可以窃听语音通话,商业洽谈,私人聚会,情侣之间,都可以,甚至有私家侦探通过窃听大哥大来调查婚外情。日本作家东野圭吾还以这种窃听为原型写了一本悬疑书,叫做《嫌疑人X的现身》。 被人窃听,这实在是太糟糕了。另外通话质量差,不能提供数据业务都昭示着它终将被时代所淘汰,成为历史。

那么怎么保密呢, 电磁波整段传输十分容易被窃听 ,一位科学家就想,可不可以把它化整为零,切成小的数据块在不同的频段和时段来传输呢。这就的是数字通信的雏形。这位科学家没有想到,这样一个简单的想法,竟给通信领域带来了翻天覆地的变革。

数字信号产生,很简单,就是对模拟信号进行采样量化, 采样频率是指一秒钟内采样的次数。量化位数是对信号的幅度进行数字化。位数越高越接近原始的波形。

而量化采样所带来的问题就是 失真 ,那么如何保真?

GSM解决了1G网络的所有疑难杂症,他使用13和15字头的号码,抗干扰能力强,安全性高,支持低速数据业务(比如浏览网站,短信和彩信),但是这一切依旧不能改变 GSM效率低下 的事实。

GSM网络使用的是电路交换,类似于我们所使用的电话,通信双方通过拨号连接到网络,然后进行通信,一旦连接建立,始终占用信道,直到停止拨号。这就是我们所俗称的长连接。

所以GSM这种特点为他带来了两个极其尖锐的缺点。

1.信道利用率低,信道有限,一旦拨号,即使什么也不做,也会占用信道,限制了带宽,限制了数据业务的应用,也无法实现移动的多媒体业务。造成资源的浪费。

2.短信送达不及时,当用户发送短信的时候,短消息首先被发送到短信中心的服务器中,再由服务器转发给接收用户。如果用户不在线,不能正常通信,则该条短消息进行一定的延时后重新发送。如果接收方一直不上网,由于服务器缓存有限,也许过上一两天,这条短信就丢掉了。

于是GPRS网络应运而生了,通用无线分组业务,GPRS采用分组交换技术来提高效率,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源。这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道,从而提高了资源的利用率。另外GPRS使用了实时在线策略, 手机一开机就自动附着到GPRS网络上,采用这种附着方式连接网络是免费的,用户只有数据流量传递时,才会收取费用。以流量为依据,多用多收,少用少收。所以我们可以看到,从GPRS开始,2G网络的性能有了极大的提高,同时也有了数据流量的概念,为之后3G时代的开启奠定了基础。所以说GPRS是承前启后的一部杰作,我们习惯上把他定义为2.5G网络。

GPRS在获得极大成功的同时,也为我们带来了新的问题:数据片如何重组,如何排序,如何同步,以及如何纠错。这些问题在经典的TCPIP中,给出了详尽的答案,不作赘述。可以看出,当进入2.5G分组时代,所面临的已经是网络问题了,互联网与通信网相融合已经初露端倪。

随着手机上网用户的激增,GPRS开始变得拥挤,不堪重负 ,效率低下又一次来临了。如何提高效率,频率已经趋于饱和,而且已经运用了分组技术,那么我们还能怎么办?

可以看出,通信技术的每一次进步,都是对原有系统的切割细化过程。无线电波在传输过程中有衰减,那么我们把传输距离切割,加入多个基站,形成蜂窝系统,使中远距离通信成为可能。模拟信号在传输中易被窃听,那么我们把模拟信号进行切割,形成数字信号跳频传输,使数据安全得以保障,于是有了GSM网络。GSM是单用户独占信道,效率低下,我们把信道的使用权进行切割,多用户分时共用信道,于是有了分组网络GPRS。由于用户激增,GPRS变得拥挤,我们为每个用户贴上识别码,多用户同时共用信道,于是有了3GCDMA网络。

三个标准共存,谁也不能保证自己能笑到最后,用穷举法去应对不确定性才是大国战略,所以中国并没有竭尽全力去发展TD-SCDMA,而是让联通购买WCDMA使用权,电信购买CDMA2000使用权,而让在GPRS时代大赚了一笔的移动去开发TD-SCDMA。

WCDMA全称为Wideband CDMA宽频分码多重存取,联通2G时代的基建本身就很少很差,所以直接跳过这些2G基站,在各大城市建设了很多新的WCDMA基站。所以3G时代在城市里,联通的信号是最好的。机型也最多,由于WCDMA是欧洲制式,那时任何一款水货智能机基本上都支持WCDMA(iphone,爱立信、诺基亚、富士通、夏普,三星,谷歌)。以前诺基亚一家独大,他的GSM系统在全球极其完善,因此WCDMA具有先天的市场优势。是当时世界上使用最广泛,服务种类最丰富的3G标准,占据全球80%以上市场份额。

CDMA2000是高通的技术,其中的CDMA20003x方案是3G标准,实际上就是把三个低速的CDMA20001x信道捆绑在一起,应用了多路载波技术,达到了提速的目的,虽然简单,但是由于没有采用新的通信协议,不用新建基站,所以对于走农村包围城市路线的电信来说是不小的福音,因而从CDMA2000城市到村镇,覆盖面最广。但是手机终端较贵。因为高通要收取的高额专利费。所以很多手机厂商做多模手机时,联通+移动版和电信版往往会分开来做,而三网通手机往往会昂贵不少,那就是交的专利钱。

TD-SCDMA就很一般了,中国的国企,执行能力非常强悍,能够吃苦耐劳,但是因为通信技术起步较晚,技术不成熟,产业链不完整,导致产品远远落后于上述两个标准,传输速度很慢,基站笨重且辐射大(由于建筑物密集,一般大城市都限制基站布设,谁也不愿意这样一个庞然大物整天在自己头上朝着自己辐射高频电磁信号),而且由于技术方面的原因,移动速度超过120KM/小时,接受不到稳定的信号,这是简直是出差族的噩梦。但由于中国人自己研发,具有知识产权,所以被大量用作军用通信网的核心交换任务。所以TD-SCDMA的最大用户不是中国人民,而是中国人民解放军。

从2G时代的时分、频分到3G时代的码分,其实无线通信信道的效率已经被我们压榨的差不多了,当人们还在疑惑通信速率是否已经到达瓶颈的时候,来自IT行业的降维打击到来了。

碎碎念了这么多,感谢你能看到这里,在不远的将来,我们将会迎来5G时代,科技在进步,愿我们的生活也将越加美好。

关于无线通信原理和无线通信系统的介绍到此就结束了,不知道你从中找到你需要的信息了吗 ?如果你还想了解更多这方面的信息,记得收藏关注本站。

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