無線通信技術(shù)前沿介紹

1、寧波理工學(xué)院無線通信技術(shù)前沿介紹XXXXXXXXXXXX專業(yè)班級XXXXXXXXXXXXXXX指導(dǎo)教師XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX完成日期2012年11月1日隨著電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，我們的生活發(fā)生了翻天覆地的 變化，無線通信技術(shù)作為傳統(tǒng)通信技術(shù)的改良和換代產(chǎn)品，在技術(shù)方向和實(shí)現(xiàn)手 段等方面都將帶領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)全新的數(shù)字通信時(shí)代。本文通過對無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀分析以及在我國的發(fā)展來介紹這些技術(shù)的 前沿狀況。關(guān)鍵詞：無線通信；通信技術(shù)；應(yīng)用；發(fā)展；前沿概述初談無線通信技術(shù)現(xiàn)狀背景2012年4月11日，由專注于微波、射頻、無線技術(shù)的行業(yè)門戶網(wǎng)站微波射 頻網(wǎng)與中國歷史最

2、悠久、最權(quán)威的中國電子展聯(lián)合主辦的2012射頻及無線通信 測試研討會于深圳會展中心開啟。在本次研討會的內(nèi)容有 RFID、ZigBee、LTE 到 LTE-advanced、802.11ac(5G WiFi)等熱門技術(shù)，由此我們可以了解到當(dāng)今最前沿的技術(shù)和未來10年極具市場 潛力的新興技術(shù)。分析無線通信前沿技術(shù)1、RFID技術(shù)概念RFID(RadioFrequencyIdentification)是一種無線射頻識別技術(shù)，它是自動(dòng) 識別技術(shù)的一種。RFID類似于條碼掃描，條碼技術(shù)是將已編碼的條形碼附著于 目標(biāo)物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器； 而RFID則使用專用的

3、RFID讀寫器及專門的可附著于目標(biāo)物的RFID標(biāo)簽，利用 頻率信號將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID讀寫器。射頻識別是信息技術(shù)與無線電技術(shù)在自動(dòng)識別領(lǐng)域中的結(jié)合，以該技術(shù)為基 礎(chǔ)構(gòu)建的射頻識別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、讀寫器、天線組成。射頻識別系統(tǒng)實(shí)際 上是讀寫器與電子標(biāo)簽之間用無線電頻率進(jìn)行通訊的無線通訊系統(tǒng)。1應(yīng)用自2004年國家金卡工程2將物聯(lián)網(wǎng)RFID應(yīng)用試點(diǎn)列為重點(diǎn)工作以來，金 卡工程每年都推出新的RFID應(yīng)用試點(diǎn)工程。該產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在逐年增加，2009 年85億，2010年120億，2011年已達(dá)到179.7億。射頻識別RFID技術(shù)已在我 國第二代居民身份證、城市公共交通“一卡通”、電子

4、證照與商品防偽、特種設(shè)備強(qiáng)檢、安全管理、動(dòng)植物電子標(biāo)識、以及現(xiàn)代物流管理等領(lǐng)域啟動(dòng)了應(yīng)用試點(diǎn) 并發(fā)揮了巨大能量。c）淺析RFID射頻標(biāo)簽是承印物與電子技術(shù)的一個(gè)典型組合應(yīng)用。其在承印物上就包 含了存有產(chǎn)品信息的IC芯片與天線組成的射頻電路，通過天線接收來自專用閱 讀器所發(fā)射的射頻信號，并應(yīng)答出標(biāo)簽芯片中所包含的數(shù)據(jù)信息，也可送入主計(jì) 算機(jī)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品非接觸式的識別、查找與管理，打破了傳統(tǒng)條形碼 識別的局限性。2RFID的優(yōu)勢在于，其具有安全性、可重復(fù)使用、穿透性、抗污染和耐用性、 體積小形狀多樣、數(shù)據(jù)容量大、可靠識別高速移動(dòng)物體，遠(yuǎn)距離讀取等。但RFID 并非已經(jīng)取代條碼技術(shù)，因成本

5、低，有完善的標(biāo)準(zhǔn)體系和普遍的市場接受力，條 碼技術(shù)仍有市場，而RFID的內(nèi)存芯片成本相對較貴，且開發(fā)難度大，目前在我 國仍有較大的發(fā)展空間。2、ZigBee 技術(shù)a）概念ZigBee是一組基于IEEE批準(zhǔn)通過的802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的，有關(guān)組 網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE僅處理低級MAC層和物理層協(xié)議， ZigBee聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層， 以保證這種便攜設(shè)備不會意外泄漏其標(biāo)識，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)距離傳輸不會 被其它節(jié)點(diǎn)獲得。3b）應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時(shí) 支持地理定位功能?？梢?/p>

6、針對工業(yè)自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化、遙測遙控、汽車自動(dòng)化、 農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)療護(hù)理、油田、電力、礦山和物流管理等應(yīng)用領(lǐng)域。c）淺析具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短時(shí)延、高容量、高安全、免執(zhí)照頻段等特點(diǎn)的ZigBee技術(shù)，目前已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值。因其超低功耗、 抗干擾和網(wǎng)絡(luò)的健壯性等優(yōu)點(diǎn)，使其在無線傳感器領(lǐng)域發(fā)揮出巨大的作用。該技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是發(fā)展成為易搭建、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)產(chǎn)品需求為成本 低、電力要求低、體積小、避免頻繁更換電池、覆蓋較大范圍時(shí)，則可以考慮使 用ZigBee技術(shù)。但事實(shí)上，目前的Zigbee最大的缺點(diǎn)卻是價(jià)格相對昂貴，其次協(xié)議占帶寬 的開銷量對信道帶寬要求較高，而這反過來

7、會影響通訊距離和環(huán)境適應(yīng)性，于是 只好提高發(fā)射功率，進(jìn)而無法滿足低功耗等優(yōu)勢特點(diǎn)?？梢姡F(xiàn)下Zigbee最大 的優(yōu)點(diǎn)是提供了一個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，從而可以實(shí)現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品互相替代，對促進(jìn) 競爭、繁榮市場以及長遠(yuǎn)意義上的環(huán)保有利，但這一點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)學(xué)上的優(yōu)點(diǎn)，不少 技術(shù)人員并未理解到，從而在技術(shù)角度片面夸大了那些本不是優(yōu)點(diǎn)的“優(yōu)點(diǎn)”。 這也說明了 ZigBee技術(shù)的開發(fā)難度在于其復(fù)雜的協(xié)議。3、3G技術(shù)a）概念3G，即國際電信聯(lián)盟定義的IMT-2000，第三代移動(dòng)通信，是將無線通信與國 際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。能處理圖像、音樂、視頻流 等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子

8、商務(wù)等多種信息服務(wù)，支 持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度。3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有三種，CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA， 由3GPP和3GPP2來負(fù)責(zé)具體的標(biāo)準(zhǔn)化工作。而這三種技術(shù)全是以CDMA碼分址技 術(shù)為核心。Time Division Synchronous CDMA，時(shí)分同步碼分多址技術(shù)，是我國提出的 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)。TD-SCDMA在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持的靈活性、頻 率靈活性以及成本方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢。TD-SCDMA由于采用了時(shí)分雙工，上行 和下行信道特性基本一致，因此，基站根據(jù)接受信號能夠較易地估計(jì)上、下行信 道特性。而其使用智能天線技術(shù)的先天優(yōu)勢，可以減少用戶間的干擾，從而

9、提高 頻譜利用率。4b）應(yīng)用和淺析3G時(shí)代的到來，使運(yùn)營商、設(shè)備制造商都迎來了謀求新一輪發(fā)展的重要機(jī)遇。3G帶來的不僅僅是技術(shù)的創(chuàng)新和業(yè)務(wù)功能的豐富，更重要的是我國移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè) 的重新整合與完善。其市場的成功關(guān)鍵在于它提供個(gè)性化多媒體業(yè)務(wù)的能力。多 媒體信息服務(wù)、移動(dòng)定位服務(wù)，使得企業(yè)和個(gè)人可以快速獲取、選擇、發(fā)送或刪 除照片、錄像等信息，大大增加了操作有效性和反應(yīng)次數(shù)，并提供了移動(dòng)用戶的 地理位置和相關(guān)服務(wù)。更大的業(yè)務(wù)傳輸速率也使得在移動(dòng)通信服務(wù)中占據(jù)了越來 越重的位置。移動(dòng)電子商務(wù)的發(fā)展，則成為主要的潛力應(yīng)用和最大受益者，股票 交易、移動(dòng)辦公室、網(wǎng)上購物和電子雜志分銷等電子商務(wù)得到快速應(yīng)用

10、。4、5G WiFi(802.11ac)概念802.11ac的核心技術(shù)主要基于802.11a，繼續(xù)工作在5.0GHz頻段上以保證向 下兼容性，但數(shù)據(jù)傳輸通道會大大擴(kuò)充，在當(dāng)前20MHz的基礎(chǔ)上增至40MHz或者 80MHz，甚至有可能達(dá)到160MHz。再加上大約10%的實(shí)際頻率調(diào)制效率提升，新標(biāo) 準(zhǔn)的理論傳輸速度最高有望 達(dá)到1 Gbps，是802.11n 300Mbps的三倍多。應(yīng)用和淺析作為無線世界的高速公路，WiFi正面臨著時(shí)時(shí)堵車的窘境。幸好擁有8車道 的第五代無線標(biāo)準(zhǔn)(5G WiFi)802.11ac已經(jīng)上路了，它的到來將有望改變 WiFi “嚴(yán)重堵車”的現(xiàn)狀！802.11ad的出現(xiàn)

11、針對的是多路高清視頻和無損音頻超過1Gbps的碼率的要 求，它將被用于實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號的傳輸，為家庭多媒體應(yīng)用帶 來更完備的高清視頻解決方案。新技術(shù)、新變化、新需求為工程師們創(chuàng)造了一個(gè)非常復(fù)雜的全新環(huán)境，他們 需要使用新一代射頻及無線測試工具，來應(yīng)對當(dāng)前更為嚴(yán)峻的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。而隨 著近年來電子設(shè)備的高度集成，3G、4G(LTE、WiMAX)、5G WiFi(802.11ac)為代 表的無線通信的快速發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)、RFID、ZigBee的廣泛應(yīng)用。新應(yīng)用領(lǐng)域、新技術(shù)推動(dòng)射頻微波及無線通信技術(shù)全面快速的發(fā)展，中國已成為該領(lǐng)域增 長速度最快的市場之一。參考文獻(xiàn)引自RFID技術(shù)與在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用電子設(shè)計(jì)工程2011/17期引自基