無線網絡通信基本原理與實踐應用

張浩

摘 要：無線網絡通信主要包括微波通信和衛星通信兩個方面，研究無線網絡通信基本原理與應用對于現代化網絡技術發展的研究而言具有重要意義。本文筆者從“無線頻譜、無線傳輸、信號傳播、應用空間、技術分析”等五個維度入手對無線網絡通信基本原理與應用進行初步的探究與思考，旨在為相關技術研究提供微薄借鑒價值。

關鍵詞：無線網絡;通信;基本原理;發展應用

無線網絡通信的基本原理與應用的系統結構極其龐大，筆者依據自身學習概況選取了五個較為關鍵的點加以論述，其中包括“無線頻譜、無線傳輸、信號傳播、應用空間和技術分析”等，無線頻譜作為無線網絡通信技術構成的核心要素，無線頻譜承載在調幅、調頻、調相等工作原理是研究無線網絡通信基本原理的第一要點;無線傳輸作為無線網絡通信的神經系統，它承擔著網絡通過功能的傳輸與接收，因此無線傳輸又能看作是相關技術網絡的傳感器，如物聯網技術應用等;信號傳播是任何通信系統的核心組織，作為信道中核心技術無線網絡通信才得以發展，最后是應用空間和技術分析，兩者需要相關技術力量與應用做支撐，具體如下：

一、無線頻譜

無線網絡通信功能中無線頻譜是核心技術要點，頻譜作為寶貴的信號資源，頻譜的管理與利用是實現無線網絡通信基本原理的核心要義。無線通信頻譜分為非授權頻譜和授權頻譜這兩類。非授權頻譜：顧名思義，就是不需要經過工信部同意，只要遵守相關法規的要求，就可以直接使用。我們最熟悉的Wi-Fi就工作在授權頻譜上，使用2.4GHz和58GH這兩個頻段。授權頻譜：就是得到工信部的授權之后才能使用，在使用中也要嚴格遵守相關法規。2G、3G、4G以及即將到來的5G全部使用的是授權頻譜。授權給誰？當然是移動、聯通和電信這三大巨頭了。頻譜的使用有兩種方式：FDD（頻分復用）和TDD（時分復用）。對于FDD來說，手機的發射頻率和接收發射的頻率是不同的，也就是說，用頻率來區分發送還是接收，發送和接收可以同時進行。

無線頻譜，是運營商最寶貴的資源。如果把無線網絡比作一片稻田的話，無線頻譜就是種植這些水稻的土地。如果土地本來就少，還想要高產的話，只能從培育良種上下功夫。移動通信的每一代發展，都相當于培育出了更高產的水稻品種，再結合開荒，把以前難以利用的貧瘠土地也想辦法用上，才能實現產量的數倍增長。對于通信來說，提升產量就是要在同樣大小的帶寬（單位一般為MHz）上，實現更快的數據傳輸速率（單位為Mbit/s）。4G和5G可以支持多種不同的系統帶寬，要衡量它們的能力的話，就需要算下單位帶寬的傳輸速率，也叫做頻譜效率：

二、無線傳輸

無線傳輸技術十分復雜，其關鍵技術分為信號同步、定時同步與幀同步、載波同步三個方面。首先是信號同步，在進行信號傳輸時需要對接收端和發射端的及帶信號進行抽樣，進而得出相應的采樣指定時，在此期間如果接收端和發射端的信號處于頻率非理想狀態，就會導致系統的IQ正交性受到嚴重影響，進而使得信號同步嚴重受阻，所以需要信號同步技術來對信道進行相應的估計和均衡，針對接收端和發射端進行數據的固定，保證多途徑下的頻域信號連續性;其次是定時同步和幀同步，定時同步和幀同步主要是通過相關值的共軛乘積搜索相關的峰值來約定發射幀的起始位置，進而獲得相應參數完成定時同步和幀同步;最后是載波同步，載波同步主要是基于特征字的幀結構，來確定連續信號載波殘差的間隔相位差，進而算出整體的頻率偏差后完成載波捕獲和追蹤。可以說信號同步、定時同步與幀同步、載波同步三個技術幫助了廣播電視傳輸信號實現了穩定傳輸。

例如，數字微波傳輸系統的傳輸內容個主要包括中波廣播、短波廣播和調頻廣播三種。當前我國主要應用調頻同步廣播，主要應用技術為HD Radio技術。HD Radio技術應用到信號傳輸技術需要給一個特定的樣本進行輸入，從而完成線性組合的超完備字典表示。這就需要HD Radio系統提供相應的輸入數據空間位置信息。HD Radio技術包含了多種不同類型的層。HD Radio系統在針對輸入數據空間位置信息方面有著良好的表現，此結構的三層能夠依次完成輸入樣本的特征表示、特征表示的平移和提取抽象特征三個步驟。同時應用到信號處理工作時，能夠憑借線性修正單元的深度神經網絡單元函數優勢進行速度的提升，同時卷積層的存在還能夠構建出兩個不同模式的非線性映射，進而完成特征轉換工作。同時還能夠引入時間概念來對HD Radio系統的多個平臺進行數據處理，進而完成時間域和空間域的互補。此外HD Radio技術還能夠擴展相應的附加業務，幫助實現相關業務功信號的功能擴展。

三、信號傳播

通信系統中信道的作用不可或缺，根據不同媒介的傳送媒質不同，信道傳輸媒質可分為有線信道和無線信道兩個方面，而移動光纖設備中的信道信號是一種較為典型的無線信道。故此，研究相關傳送信道領域中的電波特性應過渡到無線信道的傳播與發展上，因此在信道傳播過程中我們要注重研究信道的長短期衰落，接收機方面的信號是否可以表示為：r（t）=m（t）×r0（t）式以及受到相關數據的正太分步兩者間的關系是否可以加大關聯度。

信號傳播模型的構建主要的應用方位為在基于信號分流站與信號源之間大于信1km的距離時，應根據相關建造模型進行構造，可采用采用宏蜂窩模型，如Hata模型、CCIR模型、LEE宏峰模型和WIM模型。在相對較遠的距離時，一般為大于5km的距離要采用Hata模型或CCIR模型;距離近時（小于5km），采用WIM模型。相關基建建設中要通過模型的建立及相關距離進行確定性和可靠性的測試，根據其中的因數分子確定相關模型的數據參數，利用線性關系及回歸分析的相關方法來對距離因子進行校正發展，當相關因勢分子的輸入參數不同時，線性關系的回歸因子也就有所不同。

四、應用空間

無線通信是指不用導線、電纜、光纖等有線介質，而是用空間來傳遞電磁信號的通信方式。目前無線通信的應用主要應用于：無線電臺、微波通信、移動通信、衛星通信、無線寬帶、航天器與地球之間的遙測、遙控及通信等。海能達在無線通信系統領域擁有近三十年行業發展經驗，是全球極少數同時提供TETRA、PDT、DMR、專網LTE、衛星通信等全系列標準產品的專網通信設備商，擁有從終端到系統、應用的端到端全系列產品，能幫助用戶打造一站式解決方案。

（一）4G空間

4G移動通信技術是集3G和WLAN于一體，能夠傳輸高質量的視頻和圖像，它的核心要點是不受到時間與孔家的限制，其主要應用技術較為普遍，如MIMO技術―MIMO技術采用分立式多天線技術，以此實現空間分集，將一個網絡通信鏈路分解成多個并行的通信子通道，從而提高網絡帶寬的數據容。

（二）ZigBee技術

ZigBee技術主要用于無線域網（WPAN），是基于IEE802.15.4無線標準研制開發的，是一種介于RFID和藍牙技術之間的技術提案，主要應用在短距離并且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee協議比藍牙、高速率個域網或802.11x無線局域網更簡單使用，可以認為是藍牙的同族兄弟。

（三）WLAN與Wi-Fi/WAPI

WLAN（無線局域網）是一種借助無線技術取代以往有線布線方式構成局域網的新手段，可提供傳統有線局域網的所有功能，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。Wi-Fi俗稱無線寬帶，全稱Wireless Fideliry。無線局域網又常被稱作Wi-Fi網絡，這一名稱來源于全球最大的無線局域網技術推廣與產品認證組織——Wi-Fi聯盟（Wi-Fi Alliance）。WAPI安全的無線網絡本身所蘊含的“可運營、可管理”等優勢，已被以中國移動、中國電信為代表的極具專業能力的運營商積極挖掘并推廣、應用，運營市場對WAPI的應用進一步促進了其他行業市場和消費者關注并支持WAPI。

（四）WiMAX

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系統，可以替代現有的有線和DSL連接方式，來提供最后一英里的無線寬帶接入，其技術標準為IEEE 802.16，其目標是促進IEEE 802.16的應用。相比其他無線通信系統，WiMAX的主要優勢體現在具有較高的頻譜利用率和傳輸速率上，因而它的主要應用是寬帶上網和移動數據業務。

五、技術分析

5G網絡技術的出現使無線通信水平大幅度提高，同時也深化了物聯網技術的發展。在無線通信網絡技術發展中網絡蜂窩技術是其中的關鍵技術，對于構建全面的網絡布局而言具有重要保障作用，因此研究無線通信網絡蜂窩結構體系的關鍵技術具有重要意義。

（一）空間調制技術

空間調制技術能夠使無線網絡天線布局更加的科學化和合理化，空間調制本身就是信息技術發展的形式，而在這種形式下空間調整能夠幫助蜂窩移動網絡模式想成一個整體的空間，在網絡空間的具體通道中能夠極大地提升網絡信號的傳輸性能，因此網絡通道優勢是無線網絡數據的重要媒介，而形成該項功能的關鍵技術就是空間調制技術。

（二）大規模天線技術

大規模天線技術，也就是在無線網絡蜂窩技術中，通過天線這種固化的設施，形成了能夠進行發射和接受的傳輸渠道。

（三）無線電網絡技術

無線電是網絡構成的基礎，無線電網絡技術在應用中，可以通過無線電頻譜來形成高效的傳輸渠道。無線電網絡當中，可以對網絡用戶的使用需求進行識別，進而為用戶自主分配適合的網絡渠道。

總之，現代化社會發展中無線網絡通信技術已從單一的通信功能過渡到了具有全面功能的通信功能中，因此筆者認為系統性了解無線網絡通信基本原理與應用有利于更全面的認識5G技術的發展，尤其是對于5G發展背景下蜂窩技術通信功能的研究，我們應重點挖掘蜂窩技術通信功能的相關特性，最終推進5G網絡的全面覆蓋和發展。

參考文獻：

[1]梁建華.5G無線網絡關鍵技術建設難點與應對策略[J].信息通信，2020（07）：263-264.

[2]袁鑫.5G通信傳輸網絡的建設策略[J].數字通信世界，2020（02）：174+273.