数字化背景下的无线通信工程技术应用探究

2022-07-20葛楹

科学与信息化 2022年12期

葛楹

中时讯通信建设有限公司广东广州 510030

引言

自从人类诞生之日起，信息和数据的传输、交互已经成为一种非常重要的，必不可少的社会性活动，无线通信的起源，实际上可以追溯到好几千年前。当时，人们在战争中，会使用烽火台来传播对应的信息，这实际上也就是我们通俗意义上所说的无线电通信。18世纪末，马可尼发明了无线电报。这同样也就意味着，现代无线通信技术因此而诞生。与有线通信技术相比，无线通信技术具有许多与生俱来的优点。所以从这个角度来说，特别是如今随着现代社会和经济的发展，无线通信在社会各领域都得到了越来越广泛的应用。近年来，随着知识经济时代的到来，以及互联网科学技术的普及应用，从一定程度上推动了无线通信工程技术的进一步发展。整体发展模式不仅得到了进一步拓展，而且无线通信技术的安全性，也得到了一定程度的提高。无线通信工程技术不仅与社会大众的日常生活和工作紧密相连，而且也直接推动着现代化科学技术信息的不断进步，比如说：无线通信技术的应用，能够推动国内航空航天技术产业的发展，更能够帮助各领域建立相应的导航系统等，这些都是无线通信在社会大众具体生活中一些比较有代表性的应用案例。

1 无线通信概述

1.1 基本原理

无线通信工程技术，实际上就是不再利用网络线等一些媒介，为了实现信息数据的实时传输，无线通信技术应运而生。无线通信技术，主要是利用电磁波来传输信息数据。一般来说，无线通信系统由3部分组成。例如，以简单的电话通信为例，电话通信主要由天线、接收机和发射机这3部分构成。这3部分的基本功能是通过音频传输特定的音频信号，当整个程序成为射频载波信号时，就可以传输到天线上。将音频信号调制成高频调制载波信号，再转换成射频载波信号。此外，为了进一步实现远途距离的信息传输，需要增加信号自身的能量，这也可以通过不断放大电路来实现。天线可以将电信号直接转换成电磁波，或者，如果这个过程可以重复，也可以反过来改变它。从本质上讲，天线是一种能量转换，天线可以通过内部电场的变化和磁场的变化，激发下一个变化的电场，按顺序，还可以进一步实现电场和磁场之间能量的转换，为实现电磁波的产生和传播奠定基础[1]。因为一般来说，射频载波信号的频率相对于其他信号高，所以射频载波信号之间的磁场比后续产生的电场相对更快，这样不仅可以使电磁波的传播更迅速，并且还可以提高传输速度。接收机接收到来自天线的视频载波信号后，首先要做的工作是放大信号或直接去除无用信号。同时，滤波可以进一步去除一些内部噪声，但由于射频载波信号本身不携带信息的功能，它只能传输信息，所以从这个角度来看，如果想要分离整个信息传输过程，那么就需要解调。通过解调，可以将原始音频信号放大并再次输出，从而实现无线通信。

1.2 无线通信的主要特征

与有线通信相比，无线通信总体建设成本较低，灵活性较高。无线通信更适合在恶劣的自然条件下使用。如果网络扩展的过程比较容易，一旦网络出现故障，使用无线通信进行维护，步骤就会比较简单，但是换句话说，无线通信在实际应用的过程中，也确实存在一些不可避免的问题：首先，无线通信与有线通信相比而言稳定性差，而且随着距离的增加，也有可能变得更不稳定。其次，无线通信比有线通信更不可靠。因为无线通信的电磁波可以被“捕获”，并直接被破解。这样，用户的信息就会被泄露。最后，无线通信的速度不如有线通信的速度快。实际上，无线通信技术发展到现在，整体的网络速度已经有了非常大的提升，但是相对于有线网络来说，确实还有一定的差距。

2 无线通信工程技术的主要分类以及应用

2.1 微波与Wi-Fi通信工程技术应用

中程无线通信工程技术主要应用于几百米到几千米之间的通信传输。中程无线通信工程技术，主要是微波通信技术和Wi-Fi技术。微波信息传输容量相对来说比较大，信息数据的传输和质量也会更高，且稳定性较高[2]。但是，由于微波的传输原理与光的传输原理大同小异，比较容易受到大气折射所带来的负面影响。因此，从这个角度来说，微波通信技术可以在视觉距离之外实现，但是如果传输距离较远，如超过1km，则需要建立相应的中继站，以提高微波传输距离。因为微波传播的可视距离是一条直线，相对来说其整体的照射能力较弱，所以在具体的传播过程中，没有太多的高楼大厦进行阻挡，所以实现微波通信，一般来说，绝大多数都是在国内基层政府建设规划下展开运行的，主要用于广播电视通信、移动、联通、通信等公共通信服务。当下，基本没有民营企业来运行中程微波通信。Wi-Fi技术可以为用户提供无线上网的特定服务。这样成本相对较低，速度相对较快，安装相对简单，Wi-Fi技术不仅可以在一些社交场合使用，还可以在家里应用。

2.2 5G通信工程技术应用

2.2.1 毫米波。现如今绝大多数的移动电话通信和其他类型的电子设备，都还在3～6gHz这个频段，随着很多智能设备加入新的频段以来，这些智能设备也耗用了更多的数据信息，导致此频段过度拥挤，这样一来，不仅降低了网络运转的速度，随后也会出现掉线的状况，所以从这个角度来说，我们也需要开发相应的频谱资源。近些年来，无线通信技术领域的专家将重点放在了6gHz上，我们这里所提到的毫米波，也就是说在较高的频带中具有比较大的带宽，但是又特别容易受到路径消耗带来的影响，为了解决这个问题，主要就是要建立相应的微基站。当信号被所谓的物体阻拦的时候，智能手机可以自动地切换到另外一个微基站位置，以此来保证网络连接的稳定性，但是如果说其他的运营商想要在各大城市中建立相应的小型微基站，那么整体的成本，相对来说是非常高的，所以这个时候路线通信工程领域的专家就提出了毫米波。

2.2.2 无人驾驶。近些年，无人驾驶自动领域正朝着更加理想的方向发展。5G网络技术，能够进一步辅助自动驾驶领域的发展。汽车在通过道路交叉口的时候，与上端的控制中心进行通信，也能与作为来往的车辆进行直接“对话”。最早的时候，很多专家指出，在没有红绿灯的街道上，汽车会经过交叉路口，但是却不会撞击，所有的车子摄像头和相应的交互传感器都记录了汽车的全部行驶过程，以此方便在发生交通意外事故的时候，可以记录事故现场，当然这也需要强大的5G网络的支持。

2.2.3 VR。近些年来很多行业的技术领军企业，已经看到了在未来虚拟现实行业领域的发展势头，并且很多企业已经进入了这个领域。现如今，无论是虚拟现实技术还是混合现实技术，抑或者是增强现实技术都有对应的消费产品。整体的概念已经被社会大众一步步接纳[3]。但是目前的4G网络无法支持完美的虚拟现实技术，换言之，5G的到来，就可以支持虚拟现实、混合现实这些业务更好地被用户所体验，特别是能够解决目前这种技术中所出现的诸如停顿、眩晕等一系列的问题。由于5G传输数据量比较大，整体的消耗时间也比较低，所以说在某一个比较小的区域里面，可以支持更多的用户，并且整体的传播效率也会更快。所以说，用户对虚拟现实业务的体验感会更好。而且5G的到来，将会直接推动国内虚拟现实技术进入大规模的广泛应用阶段，其不仅能够使整个视频直播更加流畅，也能够通过360度全景观看视频直播，在未来5G网络全面普及之后，这种体验感将会更好。

2.2.4 医疗卫生。5G无线通信网络的普及发展，可以通过更快的连接以及更高的频段、带宽来优化改善远程医疗和护理工作。比如说：患者在自己的家中就可以佩戴远程医疗传感器，患者自身的生命体征，也可以适时地传递给正在帮他（她）治疗的医生或者护理人员，这些数据信息也可以帮助医护人员更好地去改进患者的治疗计划。

3 数字化背景下无线通信工程技术的发展趋势分析

现如今，社会经济的发展，推动了数字化无线通信工程技术的发展，目前的无线通信工程技术，整体上具有抗干扰能力弱、延迟性强等缺陷，而且通信的速度，相对于有线通信来说还是比较慢的，所以从这个角度上来说，为了能够在未来的发展中，将无线通信工程技术更好地应用，并且将上述所出现的问题解决掉，可以将有线通信和无线通信结合在一起。比如，在距离较长的通信中，可以将有线通信和无线通信融合在一起，令两者成为一个通信系统，这样一来，能够保证在环境复杂且用户数量比较多的情况下，依然可以使用无线通信。与此同时，在数字化发展的背景下，无线通信工程技术未来的发展趋势就是无线通信的宽带化，对比以往有线宽带的接入，无线宽带的接入将会更加便捷，而且也能够提升整个无线通信传播信息数据的速度，这是进一步弥补无线通信技术在应用过程中缺陷的一种手段，无线通信技术也可以不断地扩展频段[4]。有的时候在一个频道中信号受到干扰，相对来说也比较强，就可以通过拓展频道来降低这种干扰。除此之外，为了能够从一定程度上提升无线通信工程技术应用的安全性、可靠性，可以开发全新的安全协议，尤其是在一些安全领域，特别要强化通信过程的安全与隐私，还有可靠性。

知识经济时代的到来，推动了现代化科学技术的更新进步，现如今，社会各行各业、各领域在发展的过程中，都离不开无线通信工程技术的支持。就好比社会大众日常生活工作一样，也同样离不开无线通信工程技术。目前，还有一种量子通信技术，这种技术正处于高速发展期。虽然这种通信技术在空气环境下，只能传输比较短的距离。但在信息呈现出来爆炸式增长的状况下，量子通信的高效性，能够更加匹配现如今信息传递的状况。