无线通信：简介，类型和应用

无线通信是通信领域增长最快，最充满活力的技术领域。无线通信是一种将信息从一个点传输到另一点的方法，而无需使用任何连接等电线，电缆或任何物理介质。

通常，在通信系统中，信息从发射器传输到接收器，这些信息的放置在有限的距离上。在无线通信的帮助下，可以将发射器和接收器放置在几米之间（例如遥控器）之间的任何位置，至几千公里（卫星通信）。

我们生活在沟通和无线沟通的世界中，尤其是我们生活的关键部分。当今的一些常用无线通信系统 - 日常生活是：手机，GPS接收器，遥控器，蓝牙音频和Wi-Fi等。

什么是无线通信？

通信系统可以连接或无线，并且可以指导或无指导的通信媒介。在有线通信中，介质是一条物理路径，例如同轴电缆，扭曲的配对电缆和光纤链接等，可引导信号从一个点传播到另一个点。

这种类型的培养基称为引导培养基。另一方面，无线通信不需要任何物理介质，而是通过空间传播信号。由于空间仅允许在没有任何指导的情况下进行信号传输，因此无线通信中使用的介质称为非引导介质。

如果没有物理介质，那么无线通信如何传输信号？即使无线通信中没有电缆，信号的传输和接收是通过天线完成的。

天线是电信号，以电磁（EM）波的形式将电信号转换为无线电信号，反之亦然。这些电磁波通过空间传播。因此，发射器和接收器均由天线组成。

什么是电磁波？

电磁波将电磁场的电磁能通过空间。电磁波包括伽马射线（γ - 射线），X - 射线，紫外线，可见光，红外射线，微波射线和无线电波。电磁波（通常是无线电波）用于无线通信以携带信号。

电磁波由时间变化正弦波的时间组成。这两个磁场都是相互垂直的振荡，电磁波的传播方向再次垂直于这两个磁场。

从数学上讲，可以使用麦克斯韦方程来描述电磁波。电磁波的图形表示如下所示，其中电场磁场在Y - 轴上作用，在Z - 轴上作用，电磁波在X - 轴中传播。

无线通信的简短历史

由于在历史性时期使用烟雾信号，旗帜和闪烁的镜子，因此无线通信一直是人类生活的一部分，并且正在不断发展。现代无线通信，即使用电信号和无线电波进行通信已有100多年了。

在1897年，Guglielmo Marconi通过将EM波浪短短100米的距离成功证明了无线电报。这次演示铺平了无线电通信和无线电术语的方式，源自辐射能量。

到1900年代初，已经建立了Trans - Atlantic Radio传输，Marconi以Morse Code的形式成功传输了消息。从那时起，与无线通信和无线系统有关的技术已经迅速发展，从而可以通过便宜的设备以低成本在更长的距离上进行传输。

在无线通信的整个开发过程中，许多无线系统和方法都蓬勃发展，许多无线系统和方法消失了。最好的例子是电话通信和电视传输。最初，所有与电话相关的通信均使用有线网络进行（但仍然是），我们称其为座机电话。

但是，移动通信的快速增长开始取代复杂的有线电话系统。在这种情况下，有线技术变得过时，被无线通信所取代。

无线通信被有线通信取代的另一种情况是电视广播。在早期，电视信号是使用无线无线电发射机广播的。但是这种设置被有线电视取代。

这两个示例指出，随着技术的发展，我们始终必须选择最适合这种情况的方法，即，在某些领域，我们必须使用有线通信，而在另一个领域，选择无线可能是一个更好的选择。

为什么要无线通信？

当有线通信可以完成无线通信所能完成的大多数任务时，为什么我们需要无线通信？无线通信的主要和重要好处是移动性。

除了移动性外，无线通信还提供了灵活性和易用性，这使它越来越受欢迎。无线通信（如移动电话）可以在任何地方和任何时间进行吞吐量高得多的任何时间进行。

另一个要点是基础架构。有线通信系统的基础架构的设置和安装是一项昂贵且耗时的工作。可以轻松安装用于无线通信的基础架构。

在紧急情况和偏远位置，有线通信的设置很困难，无线通信是一个可行的选择。

无线通信的优势

无线通信技术，无线网络和无线系统的优势比有线通信，例如成本，移动性，易于安装和可靠性等。

成本

与有线通信系统相比，无线通信中的安装电线，电缆和其他基础架构的成本被消除了，因此降低了系统的整体成本。在建筑物中安装有线网络，挖掘地球以铺设电缆并在街道上运行这些电线非常困难，昂贵且耗时的工作。

在历史建筑中，电缆钻孔并不是一个最好的主意，因为它破坏了建筑物的完整性和重要性。同样，在没有用于通信的专用线路的旧建筑中，唯一的选择是无线通信或无线LAN等无线通信。

机动性

如前所述，移动性是无线通信系统的主要优势。它提供了在仍然连接到网络的同时移动的自由。

易于安装

无线通信网络设备和基础架构的设置和安装非常容易，因为我们不必担心电缆的麻烦。同样，与设置完整的电缆网络相比，设置像Wi-Fi网络这样的无线系统所需的时间要少。

可靠性

由于无线通信没有电缆和电线，因此由于这些电缆的损坏而没有机会失效，这可能是由于环境条件，电缆剪接和金属导体自然减小引起的。

灾难恢复

如果发生火灾，洪水或其他灾难引起的事故，无线通信系统中通信基础设施的丧失可能是最小的。

无线通信的缺点

尽管无线通信在有线通信方面具有许多优势，但也有一些缺点。最令人担忧的是干预，安全和健康。

干涉

无线通信系统使用开放空间作为传输信号的介质。结果，来自一个无线通信系统或网络的无线电信号很有可能会干扰其他信号。

最好的例子是蓝牙和Wi-Fi（WLAN）。这两种技术都使用2.4GHz频率进行通信，当这两个设备同时处于活动状态时，就有可能受到干扰。

安全

无线通信的主要问题之一是数据的安全性。由于信号是在开放空间中传输的，因此入侵者可能可以拦截信号并复制敏感信息。

健康问题

连续接触任何类型的辐射可能是危险的。即使无法准确确定可能导致损坏的RF能量水平，也建议避免RF辐射到最大值。

无线通信系统的基本元素

典型的无线通信系统可以分为三个元素：发射器，通道和接收器。下图显示了无线通信系统的框图。

传输路径

无线通信系统的典型传输路径由编码器，加密，调制和多路复用组成。来自源的信号通过源编码器传递，该编码器将信号转换为适合应用信号处理技术的形式。

在此过程中删除了来自信号的冗余信息，以最大程度地利用资源。然后使用加密标准对此信号进行加密，以便确保信号和信息，并且不允许任何未经授权的访问。

通道编码是一种应用于信号的技术，以减少噪声，干扰等障碍。在此过程中，将少量的冗余引入信号，以使其变得可靠。然后使用合适的调制技术（例如PSK，FSK和QPSK等）调制信号，以便可以使用天线轻松传输信号。

然后，使用不同的多路复用技术（例如时分多路复用（TDM））或频分多路复用（FDM）将调制信号与其他信号多路复用，以共享有价值的带宽。

这个频道

无线通信中的通道表示信号传输的介质，即开放空间。无线通道本质上是不可预测的，也是高度可变和随机的。通道可能受到干扰，失真，噪声，散射等的影响，结果是接收的信号可能充满了错误。

接收路径

接收器的工作是从通道收集信号并将其复制为源信号。无线通信系统的接收路径包括反复编导，解调，通道解码，解密和源解码。从接收路径的组成部分可以明显看出，接收器的任务只是发射机的任务。

电源弹器接收到来自通道的信号，并与其他信号分开。使用适当的解调技术将单个信号解调，并恢复原始消息信号。使用通道解码器删除消息中的冗余位。

由于该消息是加密的，因此信号的解密会删除安全性，并将其变成简单的位序列。最后，将此信号发送给源解码器，以返回原始的发送消息或信号。

无线通信系统的类型

如今，人们需要手机来进行许多事情，例如说话，互联网，多媒体等。所有这些服务都必须在旅途中向用户提供，即在用户移动时。在这些无线通信服务的帮助下，我们可以转移语音，数据，视频，图像等。

无线通信系统还提供不同的服务，例如视频会议，蜂窝电话，分页，电视，广播等。由于需要各种通信服务，因此开发了不同类型的无线通信系统。当今可用的一些重要的无线通信系统是：

• 电视和广播
• 卫星通信
• 雷达
• 移动电话系统（蜂窝通信）
• 全球定位系统（GPS）
• 红外沟通
• WLAN（Wi-Fi）
• 蓝牙
• Zigbee
• 分页
• 无绳电话
• 射频标识（RFID）

还有许多其他系统，每个系统都对不同的应用程序有用。无线通信系统可以再次归类为单纯形，半双链和完整的双工。单纯沟通是一种方式通信。一个例子是无线电广播系统。

半复式是双向交流，但不是同时进行的。一个例子就是对讲机 - 谈话（民用乐队广播）。完整的双工也是双向交流，这是一个同时进行的交流。完整双工的最佳示例是手机。

用于无线通信的设备可能从一项服务到另一种服务，它们的大小，形状，数据吞吐量和成本可能不同。无线通信系统覆盖的区域也是一个重要因素。无线网络可能仅限于建筑物，办公室校园，城市，小区域（大于城市）或可能具有全球覆盖范围。

我们将看到有关一些重要的无线通信系统的简短说明。

电视和广播

收音机被认为是首次广播的无线服务。这是一个单纯形通信系统的一个示例，其中信息仅在一个方向上传输，并且所有接收相同数据的用户。

卫星通信

卫星通信系统是无线通信的一种重要类型。卫星通信网络提供独立于人口密度的全球覆盖范围。

卫星通信系统提供电信（卫星电话），定位和导航（GPS），广播，互联网等。其他无线服务（例如移动，电视广播和其他无线电系统）取决于卫星通信系统。

移动电话通信系统

也许最常用的无线通信系统是手机技术。移动蜂窝设备的开发改变了世界，就像其他技术一样。当今的手机不仅限于拨打电话，还与蓝牙，Wi-Fi，GPS和FM广播等许多其他功能集成在一起。

最新一代的移动通信技术是5G（确实是广泛改编4G的继任者）。除了提高数据传输速率（技术人员要求GBPS的数据速率）外，5G网络还针对物联网（IoT）相关的应用程序和未来汽车。

全球定位系统（GPS）

GPS完全是卫星通信的子类别。GPS在专用的GPS接收器和卫星的帮助下提供不同的无线服务，例如导航，定位，位置，速度等。

蓝牙

蓝牙是另一个重要的低范围无线通信系统。它提供数据，语音和音频传输，传输范围为10米。几乎所有手机，平板电脑和笔记本电脑都配备了蓝牙设备。它们可以连接到无线蓝牙接收器，音频设备，相机等。

分页

尽管它被认为是一种过时的技术，但在大量传播手机之前，分页取得了重大成功。编码以消息的形式提供信息，它是一个单纯形系统，即用户只能接收消息。

无线局域网（WLAN）

无线局域网或WLAN（WI-FI）是与Internet相关的无线服务。使用WLAN，笔记本电脑和手机等不同的设备可以连接到接入点（例如Wi-Fi路由器）和Access Internet。

Wi-Fi是广泛使用的无线网络之一，通常用于Internet访问（但有时用于局部网络中的数据传输）。没有Wi-Fi，很难想象现代世界。

红外沟通

红外沟通是我们日常生活中另一种常用的无线通信。它使用电磁（EM）光谱的红外波。红外（IR）通信用于电视，汽车，音频设备等的遥控器。

结论

无线通信，优势和缺点，不同类型的无线通信以及一些重要应用程序的简要概述。如果您觉得我们错过了一些东西，或者您对无线通信有很好的观点，请分享，以便其他读者发现它有用。