无线网络通信基本原理与实践应用

张浩

摘 要：无线网络通信主要包括微波通信和卫星通信两个方面，研究无线网络通信基本原理与应用对于现代化网络技术发展的研究而言具有重要意义。本文笔者从“无线频谱、无线传输、信号传播、应用空间、技术分析”等五个维度入手对无线网络通信基本原理与应用进行初步的探究與思考，旨在为相关技术研究提供微薄借鉴价值。

关键词：无线网络;通信;基本原理;发展应用

无线网络通信的基本原理与应用的系统结构极其庞大，笔者依据自身学习概况选取了五个较为关键的点加以论述，其中包括“无线频谱、无线传输、信号传播、应用空间和技术分析”等，无线频谱作为无线网络通信技术构成的核心要素，无线频谱承载在调幅、调频、调相等工作原理是研究无线网络通信基本原理的第一要点;无线传输作为无线网络通信的神经系统，它承担着网络通过功能的传输与接收，因此无线传输又能看作是相关技术网络的传感器，如物联网技术应用等;信号传播是任何通信系统的核心组织，作为信道中核心技术无线网络通信才得以发展，最后是应用空间和技术分析，两者需要相关技术力量与应用做支撑，具体如下：

一、无线频谱

无线网络通信功能中无线频谱是核心技术要点，频谱作为宝贵的信号资源，频谱的管理与利用是实现无线网络通信基本原理的核心要义。无线通信频谱分为非授权频谱和授权频谱这两类。非授权频谱：顾名思义，就是不需要经过工信部同意，只要遵守相关法规的要求，就可以直接使用。我们最熟悉的Wi-Fi就工作在授权频谱上，使用2.4GHz和58GH这两个频段。授权频谱：就是得到工信部的授权之后才能使用，在使用中也要严格遵守相关法规。2G、3G、4G以及即将到来的5G全部使用的是授权频谱。授权给谁？当然是移动、联通和电信这三大巨头了。频谱的使用有两种方式：FDD（频分复用）和TDD（时分复用）。对于FDD来说，手机的发射频率和接收发射的频率是不同的，也就是说，用频率来区分发送还是接收，发送和接收可以同时进行。

无线频谱，是运营商最宝贵的资源。如果把无线网络比作一片稻田的话，无线频谱就是种植这些水稻的土地。如果土地本来就少，还想要高产的话，只能从培育良种上下功夫。移动通信的每一代发展，都相当于培育出了更高产的水稻品种，再结合开荒，把以前难以利用的贫瘠土地也想办法用上，才能实现产量的数倍增长。对于通信来说，提升产量就是要在同样大小的带宽（单位一般为MHz）上，实现更快的数据传输速率（单位为Mbit/s）。4G和5G可以支持多种不同的系统带宽，要衡量它们的能力的话，就需要算下单位带宽的传输速率，也叫做频谱效率：

二、无线传输

无线传输技术十分复杂，其关键技术分为信号同步、定时同步与帧同步、载波同步三个方面。首先是信号同步，在进行信号传输时需要对接收端和发射端的及带信号进行抽样，进而得出相应的采样指定时，在此期间如果接收端和发射端的信号处于频率非理想状态，就会导致系统的IQ正交性受到严重影响，进而使得信号同步严重受阻，所以需要信号同步技术来对信道进行相应的估计和均衡，针对接收端和发射端进行数据的固定，保证多途径下的频域信号连续性;其次是定时同步和帧同步，定时同步和帧同步主要是通过相关值的共轭乘积搜索相关的峰值来约定发射帧的起始位置，进而获得相应参数完成定时同步和帧同步;最后是载波同步，载波同步主要是基于特征字的帧结构，来确定连续信号载波残差的间隔相位差，进而算出整体的频率偏差后完成载波捕获和追踪。可以说信号同步、定时同步与帧同步、载波同步三个技术帮助了广播电视传输信号实现了稳定传输。

例如，数字微波传输系统的传输内容个主要包括中波广播、短波广播和调频广播三种。当前我国主要应用调频同步广播，主要应用技术为HD Radio技术。HD Radio技术应用到信号传输技术需要给一个特定的样本进行输入，从而完成线性组合的超完备字典表示。这就需要HD Radio系统提供相应的输入数据空间位置信息。HD Radio技术包含了多种不同类型的层。HD Radio系统在针对输入数据空间位置信息方面有着良好的表现，此结构的三层能够依次完成输入样本的特征表示、特征表示的平移和提取抽象特征三个步骤。同时应用到信号处理工作时，能够凭借线性修正单元的深度神经网络单元函数优势进行速度的提升，同时卷积层的存在还能够构建出两个不同模式的非线性映射，进而完成特征转换工作。同时还能够引入时间概念来对HD Radio系统的多个平台进行数据处理，进而完成时间域和空间域的互补。此外HD Radio技术还能够扩展相应的附加业务，帮助实现相关业务功信号的功能扩展。

三、信号传播

通信系统中信道的作用不可或缺，根据不同媒介的传送媒质不同，信道传输媒质可分为有线信道和无线信道两个方面，而移动光纤设备中的信道信号是一种较为典型的无线信道。故此，研究相关传送信道领域中的电波特性应过渡到无线信道的传播与发展上，因此在信道传播过程中我们要注重研究信道的长短期衰落，接收机方面的信号是否可以表示为：r（t）=m（t）×r0（t）式以及受到相关数据的正太分步两者间的关系是否可以加大关联度。

信号传播模型的构建主要的应用方位为在基于信号分流站与信号源之间大于信1km的距离时，应根据相关建造模型进行构造，可采用采用宏蜂窝模型，如Hata模型、CCIR模型、LEE宏峰模型和WIM模型。在相对较远的距离时，一般为大于5km的距离要采用Hata模型或CCIR模型;距离近时（小于5km），采用WIM模型。相关基建建设中要通过模型的建立及相关距离进行确定性和可靠性的测试，根据其中的因数分子确定相关模型的数据参数，利用线性关系及回归分析的相关方法来对距离因子进行校正发展，当相关因势分子的输入参数不同时，线性关系的回归因子也就有所不同。

四、应用空间

无线通信是指不用导线、电缆、光纤等有线介质，而是用空间来传递电磁信号的通信方式。目前无线通信的应用主要应用于：无线电台、微波通信、移动通信、卫星通信、无线宽带、航天器与地球之间的遥测、遥控及通信等。海能达在无线通信系统领域拥有近三十年行业发展经验，是全球极少数同时提供TETRA、PDT、DMR、专网LTE、卫星通信等全系列标准产品的专网通信设备商，拥有从终端到系统、应用的端到端全系列产品，能帮助用户打造一站式解决方案。

（一）4G空间

4G移动通信技术是集3G和WLAN于一体，能够传输高质量的视频和图像，它的核心要点是不受到时间与孔家的限制，其主要应用技术较为普遍，如MIMO技术―MIMO技术采用分立式多天线技术，以此实现空间分集，将一个网络通信链路分解成多个并行的通信子通道，从而提高网络带宽的数据容。

（二）ZigBee技术

ZigBee技术主要用于无线域网（WPAN），是基于IEE802.15.4无线标准研制开发的，是一种介于RFID和蓝牙技术之间的技术提案，主要应用在短距离并且数据传输速率不高的各种电子设备之间。ZigBee协议比蓝牙、高速率个域网或802.11x无线局域网更简单使用，可以认为是蓝牙的同族兄弟。

（三）WLAN与Wi-Fi/WAPI

WLAN（无线局域网）是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段，可提供传统有线局域网的所有功能，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。Wi-Fi俗称无线宽带，全称Wireless Fideliry。无线局域网又常被称作Wi-Fi网络，这一名称来源于全球最大的无线局域网技术推广与产品认证组织——Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）。WAPI安全的无线网络本身所蕴含的“可运营、可管理”等优势，已被以中国移动、中国电信为代表的极具专业能力的运营商积极挖掘并推广、应用，运营市场对WAPI的应用进一步促进了其他行业市场和消费者关注并支持WAPI。

（四）WiMAX

WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系统，可以替代现有的有线和DSL连接方式，来提供最后一英里的无线宽带接入，其技术标准为IEEE 802.16，其目标是促进IEEE 802.16的应用。相比其他无线通信系统，WiMAX的主要优势体现在具有较高的频谱利用率和传输速率上，因而它的主要应用是宽带上网和移动数据业务。

五、技术分析

5G网络技术的出现使无线通信水平大幅度提高，同时也深化了物联网技术的发展。在无线通信网络技术发展中网络蜂窝技术是其中的关键技术，对于构建全面的网络布局而言具有重要保障作用，因此研究无线通信网络蜂窝结构体系的关键技术具有重要意义。

（一）空间调制技术

空间调制技术能够使无线网络天线布局更加的科学化和合理化，空间调制本身就是信息技术发展的形式，而在这种形式下空间调整能够帮助蜂窝移动网络模式想成一个整体的空间，在网络空间的具体通道中能够极大地提升网络信号的传输性能，因此网络通道優势是无线网络数据的重要媒介，而形成该项功能的关键技术就是空间调制技术。

（二）大规模天线技术

大规模天线技术，也就是在无线网络蜂窝技术中，通过天线这种固化的设施，形成了能够进行发射和接受的传输渠道。

（三）无线电网络技术

无线电是网络构成的基础，无线电网络技术在应用中，可以通过无线电频谱来形成高效的传输渠道。无线电网络当中，可以对网络用户的使用需求进行识别，进而为用户自主分配适合的网络渠道。

总之，现代化社会发展中无线网络通信技术已从单一的通信功能过渡到了具有全面功能的通信功能中，因此笔者认为系统性了解无线网络通信基本原理与应用有利于更全面的认识5G技术的发展，尤其是对于5G发展背景下蜂窝技术通信功能的研究，我们应重点挖掘蜂窝技术通信功能的相关特性，最终推进5G网络的全面覆盖和发展。

参考文献：

[1]梁建华.5G无线网络关键技术建设难点与应对策略[J].信息通信，2020（07）：263-264.

[2]袁鑫.5G通信传输网络的建设策略[J].数字通信世界，2020（02）：174+273.