無線通信發(fā)展及其展望

【摘要】本文首先論述了無線通信的基本概念及特點(diǎn)，接著回顧了無線通信的發(fā)展?fàn)顩r，隨后討論了一種很有前途的無線通信方式一激光通信的概念及特點(diǎn)，最后對(duì)無線通信進(jìn)行展望。

【關(guān)鍵詞】無線通信；微波通信；激光通信

一、無線通信概述

1895年，意大利的G·馬可尼利用電火花產(chǎn)生的電磁波先后在9m、975m和3000m的地方收到電報(bào)信號(hào)，由此開辟了無線通信的先河。經(jīng)過一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，無線通信從理論到技術(shù)到系統(tǒng)發(fā)生了巨大變化，在當(dāng)前信息化時(shí)代的建設(shè)中扮演著越來越重要的角色。

無線通信是指利用電磁波的輻射及傳播，通過空間傳送信息的通信方式。無線通信較有線通信的優(yōu)點(diǎn)在于其通信不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，具有高度的機(jī)動(dòng)性和靈活性，架設(shè)時(shí)間段且方便，可適用于各種場(chǎng)合，尤其在自然災(zāi)害以及山區(qū)等不易鋪設(shè)有線通信線路的地方使用更加方便，可靠性高。因此無線通信從一開始就受到廣泛關(guān)注且迅猛發(fā)展。

無線通信起初使用的頻率較低，頻率范圍較窄，波段主要限于長波和中波。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，頻率的使用范圍越來越寬。目前，無線通信按使用的頻率進(jìn)行劃分可以劃分為：極長波、超長波、特長波、甚長波、長波、中波、短波、超短波以及微波通信。此外由于激光具有方向性，相干性以及單色性好等特點(diǎn)，且光波也是一種電磁波，因此，激光通信也屬于無線通信的范疇。

二、無線通信的發(fā)展

在無線通信的初期，受技術(shù)條件的限制，人們大量使用長波及中波進(jìn)行通信。到20世紀(jì)20年代初人們發(fā)現(xiàn)了短波并將其應(yīng)用于通信中，短波通信在20世紀(jì)60年代衛(wèi)星通信興起前一直是遠(yuǎn)程的國際通信的重要手段。

在眾多的無線通信中，微波通信傳輸性能穩(wěn)定，頻率高帶寬寬，因此其通信容量較大，可傳送綜合業(yè)務(wù)信息。此外由于微波波長較其它長波的波長短，因此同尺寸的微波天線可以獲得更高的增益。相對(duì)于其它波段微波通信系統(tǒng)建設(shè)速度陜，靈活性更高。因此，微波通信自上世紀(jì)40年代產(chǎn)生時(shí)就成為了長距離大容量的地面干線無線通信的重要手段。微波通信在此之后備受關(guān)注并得到了迅速的發(fā)展。

微波是頻率在300MHz-300GHz之間，波長通常為1m-1mm的電磁波。在微波頻段，由于頻率很高，電磁波的繞射能力弱，所以信號(hào)的傳輸主要是視線距離內(nèi)的直線傳播，稱為視距傳播。微波與短波相比傳播穩(wěn)定，但其傳播受大氣折射和地面反射的影響。此外，對(duì)流層中的大氣湍流氣團(tuán)對(duì)微波有散射作用，利用這種散射作用可以實(shí)現(xiàn)微波的超視距傳播。

微波通信是指用微波作為載波來載送信息的通信方式。微波通信采用中繼傳輸。微波通信按其傳送信號(hào)可分為模擬微波通信和數(shù)字微波通信。

起初模擬微波通信傳輸容量可達(dá)2700路，也可同時(shí)傳輸高質(zhì)量彩色電視信號(hào)。由于數(shù)字微波通信有諸多優(yōu)點(diǎn)，之后逐步進(jìn)入中容量乃至大容量的數(shù)字微波傳輸。上世紀(jì)80年代中期以來，隨著自適應(yīng)衰落對(duì)抗技術(shù)以及高狀態(tài)調(diào)制與檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)字微波通信產(chǎn)生了革命性的變化。特別是高速多狀態(tài)自適應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)與信號(hào)處理及信號(hào)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使得數(shù)字微波通信技術(shù)在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、全數(shù)字高清電視傳輸、通用高速有線/無線接入的信號(hào)設(shè)計(jì)及信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。目前，數(shù)字微波通信和光纖通信、衛(wèi)星通信并稱現(xiàn)代通信傳輸三大支柱。數(shù)字微波通信作為微波通信的主流快速的發(fā)展并擁有良好的前景。

但微波通信也存在著一些缺點(diǎn)，例如其傳輸應(yīng)具備視距傳輸條件，兩站之間傳輸距離不是很遠(yuǎn)（一般不超過50km），另外頻率必須通過申請(qǐng)，通信容量不能做到很大，因此人們?cè)谧非罅硗庖环N通信容量更大的無線通信方式——激光通信。

三、一種很有前途的無線通信方式——激光通信

縱觀通信發(fā)展史，從明線到中短波到同軸電纜再到微波、衛(wèi)星通信以及光纖通信，有線、無線不斷交錯(cuò)發(fā)展，實(shí)質(zhì)上是帶寬資源的不斷開發(fā)以及擴(kuò)展利用的過程。由于激光頻率更高帶寬更寬，無疑使激光通信成為人們繼微波通信后作為無線接入手段的又一焦點(diǎn)。

激光通信是指應(yīng)用具有方向性和單色性好的激光作為載波來傳輸信息的通信方式。激光通信是實(shí)現(xiàn)全球高速、實(shí)時(shí)通信的有效手段，具有很大的民用和軍事應(yīng)用潛力。激光通信按應(yīng)用環(huán)境來分可分為大氣激光通信和自由空間激光通信。按接收體制可以分為直接探測(cè)的激光通信和相干探測(cè)的激光通信。相干探測(cè)體制較直接探測(cè)具有靈敏度高，中繼距離長，頻率選擇性好，通信容量大，可實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制方式等優(yōu)點(diǎn)。

隨著高性能激光器以及光電探測(cè)器的研制開發(fā)以及光通信技術(shù)的發(fā)展，激光通信作為新興的寬帶無線接入方式受到人們廣泛的關(guān)注。它能有效的解決通信容量瓶頸問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。

激光通信具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、良好的安全保密性

由于激光的高指向性使它的發(fā)射光束發(fā)散角很小，方向性好，使得其具有截獲困難因而具有極高的保密性。

2、設(shè)備尺寸小

由于激光波長短，因此在同樣功能情況下，光學(xué)收發(fā)天線的尺寸要比微波通信的天線尺寸要小的多，同時(shí)其具有功耗小、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

3、架設(shè)迅速

激光通信設(shè)備體積小，重量輕，使得通信架設(shè)組網(wǎng)速度快，只需在通信節(jié)點(diǎn)上安裝設(shè)備，適合作為故障應(yīng)急通信鏈路以及通信干線無法到達(dá)的區(qū)域的通信。

4、具有極高的通信容量

理論上用激光作為載波通信，一束光可以同時(shí)傳輸100億路通話信路，目前實(shí)際做到可同時(shí)傳送幾千至幾萬路通話信路。

5、無需頻率許可證

激光通信頻率工作在350THz以上，設(shè)備間無射頻信號(hào)干擾，所以目前無需申請(qǐng)使用許可證。

基于以上優(yōu)點(diǎn)，激光通信受到各國的廣泛關(guān)注，投入了大量人力、財(cái)力和物力。研制出了不少的通信產(chǎn)品。

四、無線通信的展望

為了滿足人們對(duì)通信多樣化的需求，未來的通信網(wǎng)將向數(shù)字化、綜合化、寬帶化、智能化以及個(gè)人化的方向發(fā)展。未來通信也必將是以光纖通信為主干網(wǎng)，無線通信為補(bǔ)充的通信網(wǎng)格局。無線通信必將發(fā)揮其可移動(dòng)，靈活性高，穩(wěn)定性好的巨大優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來通信網(wǎng)的無縫覆蓋。此外，可以預(yù)見，激光通信的諸多優(yōu)點(diǎn)使得其作為下一代無線通信發(fā)展的方向有著巨大的發(fā)展空間和誘人的發(fā)展前景。

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