无线通信技术的发展及趋势

2015-07-14高志坚

科学中国人 2015年6期

关键词：超宽带高志射频

高志坚

辽宁铁道职业技术学院

无线通信技术的发展及趋势

高志坚

辽宁铁道职业技术学院

无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性从而进行信息交换的一种通信方式，近些年，在信息通信领域中，发展最迅速、应用最广泛的就是无线通信技术[1]。

无线；通信；发展；趋势；对策

1 无线通信技术研究热点及应用

基于无线通信技术具有成本低、灵活性高、易用性强、扩展性好、设备维护便捷等诸多优点，现如今无线通信技术飞速发展，技术不断的升级更新。在发展的同时，研究的热点也相对更集中，主要有超宽带通信技术、RFID(射频识别)、NFC(近场通信)、LTE (Long-Term Evolution，长期演进)和4G等。

1.1 超宽带通信技术

超宽带脉冲无线电，能够有效地解决无线频谱资源紧张的问题。因为它具有极低的发射功率，能够与其他的无线通信系统共存。超宽带具有这些技术特性在近距离高速和远距离低速无线通信中都得到充分的应用，例如：无线USB，高速WLAN，IR-UWB与其他一些无线通信技术相比，主要具有以下特点：(1)支持高数据速率或系统容量的能力。(2)高精度定位和出色的探测与成像能力。(3)共享频谱资源。(4)穿透能力强。(5)保密性和抗干扰性能非常好。(6)低成本、低功耗。

1.2 RFID技术

RFID即射频识别技术，是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。射频识别技术的应用领域十分广泛，包括钞票及产品防伪技术，身份证、通行证识别，电子收费系统(香港的八达通)，病人识别及电子病历，门禁系统等等，并且在这些领域都取得了可观的经济效益。就目前而言，RFID在中国大陆、香港、台湾的发展还远落后于美国及欧洲。

1.3 NFC技术

NFC又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十厘米(3.9英寸)内交换数据。这个技术由免接触式射频识别(RFID)演变而来，由飞利浦、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。

现如今NFC通信技术已日趋成熟，大部分移动电话都内置了NFC，并且推出了相关功能应用。对于移动终端或行动性消费电子产品，NFC的使用比较方便。例如在卡模式下，可代替大量的IC卡，门禁卡等。

1.4 LTE

LTE是第3代合作伙伴计划(3GPP)主导的通用移动通信系统(UMTS)技术标准的长期演进，于2004年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE项目并非人们普遍误解的4G技术，而是由3G向4G技术之间的过渡，俗称3.9G，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。

1.5 4G

尽管3G可以提供无线多媒体服务，但是它的数据率仍然有限。4G是指第四代移动通信技术，也是指3G之后的延伸。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。现有的4G标准主要有LTE Advanced(长期演进技术升级版)和WiMAX-Advanced(全球互通微波存取升级版)。LTE Advanced是LTE的增强，完全向后兼容LTE，通常是只需要在LTE上通过软件升级更新即可，升级过程和从WCDMA升级到HSPA相类似。峰值速率：下行1Gbps，上行500Mbps。WiMAX-Advanced(全球互通微波存取升级版)，由美国Intel所主导，接收下行与上行最高速率可达到300Mbps，在静止定点接收可高达1Gbps。