无线通信技术前沿介绍

宋健

引言：随着电子技术和网络技术的不断完善和进步，我们的生活发生了翻天覆地的变化，无线通信技术作为传统通信技术的改良和换代产品，在技术方向和实现手段等方面都将带领我们进入一个全新的数字通信时代。

本文通过对无线通信技术的现状分析以及在我国的发展来介绍这些技术的前沿状况。

一、分析无线通信前沿技术

RFID技术

a）概念

RFID（RadioFrequencyIdentification）是一种无线射频识别技术，它是自动识别技术的一种。RFID类似于条码扫描，条码技术是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。

b）应用

自2004年国家金卡工程[2]将物联网RFID应用试点列为重点工作以来，金卡工程每年都推出新的RFID应用试点工程。该产业市场规模在逐年增加，2009年85亿，2010年120亿，2011年已达到179.7亿。射频识别RFID技术已在我国第二代居民身份证、城市公共交通“一卡通”、电子证照与商品防伪、特种设备强检、安全管理、动植物电子标识、以及现代物流管理等领域启动了应用试点并发挥了巨大能量。

c）浅析

RFID射频标签是承印物与电子技术的一个典型组合应用。其在承印物上就包含了存有产品信息的IC芯片与天线组成的射频电路，通过天线接收来自专用阅读器所发射的射频信号，并应答出标签芯片中所包含的数据信息，也可送入主计算机进行处理，从而实现产品非接触式的识别、查找与管理，打破了传统条形码识别的局限性。

RFID的优势在于，其具有安全性、可重复使用、穿透性、抗污染和耐用性、体积小形状多样、数据容量大、可靠识别高速移动物体，远距离读取等。但RFID并非已经取代条码技术，因成本低，有完善的标准体系和普遍的市场接受力，条码技术仍有市场，而RFID的内存芯片成本相对较贵，且开发难度大，目前在我国仍有较大的发展空间。

二、ZigBee技术

1.概念

ZigBee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，ZigBee联盟对其网络层协议和API进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。

2.应用

该项技术主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。可以针对工业自动化、家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化、农业自动化和医疗护理、油田、电力、矿山和物流管理等应用领域。

3.浅析

具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段等特点的ZigBee技术，目前已经展示出了非凡的应用价值。因其超低功耗、抗干扰和网络的健壮性等优点，使其在无线传感器领域发挥出巨大的作用。

该技术的出发点是发展成为易搭建、低成本的无线网络。当产品需求为成本低、电力要求低、体积小、避免频繁更换电池、覆盖较大范围时，则可以考虑使用ZigBee技术。

但事實上，目前的Zigbee最大的缺点却是价格相对昂贵，其次协议占带宽的开销量对信道带宽要求较高，而这反过来会影响通讯距离和环境适应性，于是只好提高发射功率，进而无法满足低功耗等优势特点。可见，现下Zigbee最大的优点是提供了一个业界标准，从而可以实现不同厂家的产品互相替代，对促进竞争、繁荣市场以及长远意义上的环保有利，但这一点是经济学上的优点，不少技术人员并未理解到，从而在技术角度片面夸大了那些本不是优点的“优点”。这也说明了ZigBee技术的开发难度在于其复杂的协议。

三、4G

4G技术支持100Mbps～150Mbps的下行网络带宽，也就是4G意味着用户可以体验到最大12.5MB/s～18.75MB/s的下行速度。这是当前主流移动3G（TD-SCDMA）2.8Mbps的35倍，中国联通3G（WCDMA）的25倍。

支持4G技术的移动设备可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。

此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G通信技术并没有脱离以前的通信技术，而是以传统通信技术为基础，并利用了一些新的通信技术，来不断提高无线通信的网络效率和功能的。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G通信会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三维空间虚拟实境连线。

与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。

新技术、新变化、新需求为工程师们创造了一个非常复杂的全新环境，他们需要使用新一代射频及无线测试工具，来应对当前更为严峻的设计挑战。 而随着近年来电子设备的高度集成，3G、4G（LTE、WiMAX）、5G WiFi（802.11ac）为代表的无线通信的快速发展，以及物联网、RFID、ZigBee的广泛应用。新应用领域、新技术推动射频微波及无线通信技术全面快速的发展，中国已成为该领域增长速度最快的市场之一。

参考文献

[1]引自《RFID 技术与在物联网中的应用》——《电子设计工程》2011/17期.

[2]引自《基于RFID技术的新型智能电子机票设计》——《信息技术》2007/03期.

[3]引自《Zigbee技术在无线传感器网络中的应用》——《现代电子技术》2008/02期.

[4]《Wireless location technology and its application》——《Engineering Sciences》2011/04期.

（作者单位：西北民族大学电气工程学院）