無線通信是怎樣傳遞信息的？技術(shù)原理及常用類型科普

文章 概述

本文是一篇關(guān)于無線通信技 術(shù)的概覽 ，從 基本原理 、 發(fā)展歷程 、 常用技術(shù) 到 應(yīng)用場景 等方面進(jìn)行了全面介紹。文章首先解釋了無線通信通過電磁波傳遞信息的原理，接著回顧了從無線電報(bào)到5G的無線通信發(fā)展歷程。文中還介紹了Wi-Fi、藍(lán)牙等常用無線通信技術(shù)及其特點(diǎn)和應(yīng)用場景，并展望了6G技術(shù)的發(fā)展。

歡迎來到無線通信技術(shù)的精彩世界。 你有沒有想過，為什么我們可以通過手機(jī)隨時(shí)隨地和別人聯(lián)系？ 為什么Wi-Fi能讓我們在家里、咖啡館里，甚至機(jī)場隨時(shí)上網(wǎng)？ 這一切都?xì)w功于無線通信技術(shù)。 今天我們就來一起探討一下這項(xiàng)技術(shù)的背后故事，從它的基本原理到它的廣泛應(yīng)用，一一為你揭曉。無線通信技術(shù)的基本原理首先我們來簡單聊聊無線通信是怎么回事。其實(shí) 無線通信的核心就是通過電磁波來傳遞信息。 電磁波是什么？你可以把它想象成看不見的“信息載體”，這些波可以在空氣中傳播，把一端的消息帶到另一端。下圖顯示了在不同波段的電磁波在無線通信中的應(yīng)用情況。

那么，這些信息是怎么 “搭” 上這些電磁波的呢？這就需要調(diào)制和解調(diào)的技術(shù)了。簡單來說，發(fā)送端把信息“調(diào)制”到特定頻率的電磁波上發(fā)送出去，接收端再把信息“解調(diào)”出來。就像我們平常聽收音機(jī)的時(shí)候，電臺(tái)播放的聲音就是通過電磁波調(diào)制解調(diào)后的信息。下圖分別是模擬信號經(jīng)過調(diào)幅以及調(diào)頻技術(shù)調(diào)制到載波信號上的示意圖。

另外我們都知道，電磁波在傳播的時(shí)候難免會(huì)遇到“噪聲”或“干擾”，比如其他信號、電磁干擾等，這些都會(huì)影響信息的傳輸質(zhì)量。所以， 抗干擾能力也是無線通信技術(shù)中非常關(guān)鍵的一部分。 下圖分別顯示了噪聲或干擾可能對信號波形造成的破壞情況。

無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程

無線通信技術(shù)的發(fā)展可是個(gè)漫長又有趣的過程。最早的現(xiàn)代意義上的無線通信來自于19世紀(jì)末的意大利人馬可尼發(fā)明的無線電報(bào)。他成功的讓信息瞬間跨越大西洋，這標(biāo)志著無線通信的誕生。之后的幾十年技術(shù)不斷進(jìn)步，無線電廣播成為了全球通信的基礎(chǔ)。

接下來人類進(jìn)入了 模擬通信時(shí)代 ，我們通過調(diào)制載波把信息傳送出去，廣播電視和電報(bào)系統(tǒng)都依賴這種技術(shù)。

然后到了 數(shù)字通信時(shí)代 ，計(jì)算機(jī)開始普及，信息的傳輸方式也發(fā)生了變化。數(shù)字信號抗干擾能力更強(qiáng)，傳輸效率也更高，這為互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信的大發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

而 移動(dòng)通信時(shí)代 的到來，徹底改變了我們的生活。從2G的語音通話，到今天5G的高速數(shù)據(jù)傳輸，手機(jī)早已不僅僅是通訊工具，它成了我們生活中的“全能助手”。

常用無線通信技術(shù)

我們來看下常用的無線通信技術(shù)的場景。首先，Wi-Fi可能是大家最熟悉的吧？它讓我們可以在家里、辦公室，甚至公共場所輕松連接到互聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi技術(shù)也在不斷升級的過程中，最新的Wi-Fi 6速度更快，并且能同時(shí)連接更多設(shè)備，用戶體驗(yàn)更加流暢。

藍(lán)牙也是常用的無線技術(shù)，尤其是連接耳機(jī)、鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備。藍(lán)牙的優(yōu)點(diǎn)是低功耗，設(shè)備之間的通信距離通常較短，用在日常小范圍的數(shù)據(jù)傳輸中。

近年來廣泛普及的一個(gè)藍(lán)牙應(yīng)用就是TWS真無線藍(lán)牙耳機(jī)，它實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)無線耳塞的真正立體聲播放。無論是便利的操控和音樂的沉浸感，都帶來了更好的用戶體驗(yàn)。在當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，被廣泛應(yīng)用的還有NB-IoT， LoRa，和Zigbee等無線通信技術(shù)。NB-IoT是一種低功耗的、基于LTE網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有較長的通信距離和較高的帶寬，適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。LoRa是一種長距離、低功耗的無線通信技術(shù)，特別適合用于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制應(yīng)用。Zigbee是一種低功耗、低帶寬的無線通信技術(shù)，適用于小規(guī)模的家庭自動(dòng)化和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

當(dāng)然， 蜂窩通信是現(xiàn)代移動(dòng)通信的核心。 從2G到5G，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)不斷進(jìn)化。5G技術(shù)的出現(xiàn)，不僅讓網(wǎng)速飛快，還能減少延遲，讓我們隨時(shí)隨地享受流暢的上網(wǎng)體驗(yàn)。日常打電話、發(fā)短信、看視頻、刷社交媒體，都是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。

無線通信在我們工作生活中的應(yīng)用場景包括智能家居，工業(yè)自動(dòng)化，車聯(lián)網(wǎng)，遠(yuǎn)程醫(yī)療，環(huán)境監(jiān)控等等。通過WiFi和藍(lán)牙技術(shù)的支持，我們可以用手機(jī)控制家里的燈光、空調(diào)，甚至是安防系統(tǒng)。在工業(yè)自動(dòng)化中，無線通信更是大顯身手。通過物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)，工廠里的設(shè)備可以實(shí)時(shí)通信，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提升效率。另外，正在快速發(fā)展的車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以使得汽車互相通信，可以提高交通安全、減少擁堵，為自動(dòng)駕駛技術(shù)提供支持。

無線通信技術(shù)還在不斷演進(jìn)，目前各國都在加速研發(fā)6G移動(dòng)通信技術(shù)，6G網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動(dòng)通信，實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋。未來的6G網(wǎng)絡(luò)不僅會(huì)比5G更快、更可靠，還能推動(dòng)移動(dòng)通信與人工智能、感知、計(jì)算等跨領(lǐng)域融合發(fā)展。它不再是簡單的網(wǎng)絡(luò)容量和傳輸速率的突破，它更是為了縮小數(shù)字鴻溝，實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)這個(gè)“終極目標(biāo)”向前的關(guān)鍵一步。

在后續(xù)的文章中，我們?yōu)榇蠹規(guī)懋?dāng)前無線通信的主流方案的SoC，模塊，器件的功能介紹和對比，歡迎大家的收看。

 小編的話

通過這篇文章，我 們對無線通信技術(shù)的原理及其漫長發(fā)展歷程應(yīng)該有了一個(gè)基礎(chǔ)的了解。一如我們所見，常用無線通信技術(shù)和蜂窩通信等為現(xiàn)代社會(huì)帶來了巨大便利和價(jià)值，推動(dòng)了社會(huì)變革、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級。未來，隨著新一代無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線通信技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。您對無線通信的技術(shù)發(fā)展和其產(chǎn)業(yè)價(jià)值有哪些看法？ 歡迎留言，分享交流！