無(wú)線(xiàn)通信原理

無(wú)線(xiàn)通信原理——簡(jiǎn)述

　　與有線(xiàn)傳輸相比，無(wú)線(xiàn)傳輸具有許多優(yōu)點(diǎn)?；蛟S最重要的是，它更靈活。無(wú)線(xiàn)信號可以從一個(gè)發(fā)射器發(fā)出到許多接收器而不需要電纜。所有無(wú)線(xiàn)信號都是隨電磁波通過(guò)空氣傳輸的，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。

　　在無(wú)線(xiàn)通信中頻譜包括了9khz到300000Ghz之間的頻率。每一種無(wú)線(xiàn)服務(wù)都與某一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻譜區域相關(guān)聯(lián)。無(wú)線(xiàn)信號也是源于沿著(zhù)導體傳輸的電流。電子信號從發(fā)射器到達天線(xiàn)，然后天線(xiàn)將信號作為一系列電磁波發(fā)射到空氣中。

　　信號通過(guò)空氣傳播，直到它到達目標位置為止。在目標位置，另一個(gè)天線(xiàn)接收信號，一個(gè)接收器將它轉換回電流。接收和發(fā)送信號都需要天線(xiàn)，天線(xiàn)分為全向天線(xiàn)和定向天線(xiàn)。在信號的傳播中由于反射、衍射和散射的影響，無(wú)線(xiàn)信號會(huì )沿著(zhù)許多不同的路徑到達其目的地，形成多徑信號。

　　圖1無(wú)線(xiàn)通信無(wú)所不在

無(wú)線(xiàn)通信原理——基本原理

　　無(wú)線(xiàn)通信是利用電波信號可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式。在移動(dòng)中實(shí)現的無(wú)線(xiàn)通信又通稱(chēng)為移動(dòng)通信，人們把二者合稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信。簡(jiǎn)單講，無(wú)線(xiàn)通信是僅利用電磁波而不通過(guò)線(xiàn)纜進(jìn)行的通信方式。

　　1，無(wú)線(xiàn)頻譜

　　所有無(wú)線(xiàn)信號都是隨電磁波通過(guò)空氣傳輸的，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波得兩個(gè)例子。無(wú)線(xiàn)頻譜(也就是說(shuō)，用于廣播、蜂窩電話(huà)以及衛星傳輸的波)中的波是不可見(jiàn)也不可聽(tīng)的——至少在接收器進(jìn)行解碼之前是這樣的。

　　“無(wú)線(xiàn)頻譜”是用于遠程通信的電磁波連續體，這些波具有不同的頻率和波長(cháng)。無(wú)線(xiàn)頻譜包括了9khz到300 000Ghz之間的頻率。每一種無(wú)線(xiàn)服務(wù)都與某一個(gè)無(wú)線(xiàn)頻譜區域相關(guān)聯(lián)。例如，AM廣播涉及無(wú)線(xiàn)通信波譜的低端頻率，使用535到1605khz之間的頻率。

　　無(wú)線(xiàn)頻譜是所有電磁波譜的一個(gè)子集。在自然界中還存在頻率更高或者更低的電磁波，但是他們沒(méi)有用于遠程通信。低于9kz的頻率用于專(zhuān)門(mén)的應用，如野生動(dòng)物跟蹤或車(chē)庫門(mén)開(kāi)關(guān)。頻率高于300 000Ghz的電磁波對人類(lèi)來(lái)說(shuō)是可見(jiàn)的，正是由于這個(gè)原因，他們不能用于通過(guò)空氣進(jìn)行通信。例如，我們將頻率為428570Ghz的電磁波識別為紅色。圖2顯示了整個(gè)電磁波譜。

　　圖2電磁波譜

　　當然，通過(guò)空氣傳播的信號不一定會(huì )保留在一個(gè)國家內。因此，全世界的國家就無(wú)線(xiàn)遠程通信標準達成協(xié)議是非常重要的。ITU就是管理機構，它確定了國際無(wú)線(xiàn)服務(wù)的標準，包括頻率分配、無(wú)線(xiàn)電設備使用的信號傳輸和協(xié)議、無(wú)線(xiàn)傳輸及接收設備、衛星軌道等。如果政府和公司不遵守ITU標準，那么在制造無(wú)線(xiàn)設備的國家之外就可能無(wú)法使用它們。

　　2，無(wú)線(xiàn)傳輸的特征

　　雖然有線(xiàn)信號和無(wú)線(xiàn)信號具有許多相似之處——例如，包括協(xié)議和編碼的使用——但是空氣的本質(zhì)使得無(wú)線(xiàn)傳輸與有線(xiàn)傳輸有很大的不同。當工程師門(mén)談到無(wú)線(xiàn)傳輸時(shí)，他們是將空氣作為“無(wú)制導的介質(zhì)”。因為空氣沒(méi)有提供信號可以跟隨的固定路徑，所以信號的傳輸是無(wú)制導的。

　　正如有線(xiàn)信號一樣，無(wú)線(xiàn)信號也是源于沿著(zhù)導體傳輸的電流。電子信號從發(fā)射器到達天線(xiàn)，然后天線(xiàn)將信號作為一系列電磁波發(fā)射到空氣中。信號通過(guò)空氣傳播，直到它到達目標位置為止。在目標位置，另一個(gè)天線(xiàn)接收信號，一個(gè)接收器將它轉換回電流。圖3顯示了這個(gè)過(guò)程。

　　圖3 無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收

　　注意，在無(wú)線(xiàn)信號的發(fā)送端和接收端都使用了天線(xiàn)，而要交換信息，連接到每一個(gè)天線(xiàn)上的收發(fā)器都必須調整為相同的頻率。

　　3，天線(xiàn)

　　每一種無(wú)線(xiàn)服務(wù)都需要專(zhuān)門(mén)設計的天線(xiàn)。服務(wù)的規范決定了天線(xiàn)的功率輸出、頻率及輻射圖。天線(xiàn)的“輻射圖”描述了天線(xiàn)發(fā)送或接收的所有電磁能的三維區域上的相對長(cháng)度。“定向天線(xiàn)”沿著(zhù)一個(gè)單獨的方向發(fā)送無(wú)線(xiàn)電信號。這種天線(xiàn)用在來(lái)源需要與一個(gè)目標位置(如在點(diǎn)對點(diǎn)連接中)通信時(shí)。定向天線(xiàn)還可能用在多個(gè)接收節點(diǎn)排列在一條線(xiàn)上時(shí)?；蛘?，它可能用在維持信號的一定距離上的強度比覆蓋一個(gè)較廣的地理區域更重要時(shí)，因為天線(xiàn)可以使用它的能量在更多的方向發(fā)送信號，也可以在一個(gè)方向上發(fā)送更長(cháng)的距離。使用定向天線(xiàn)無(wú)線(xiàn)服務(wù)的一些例子包括衛星下行線(xiàn)路和上行線(xiàn)路，無(wú)線(xiàn)LAN以及太空、海洋和航空導彈。圖4顯示了一個(gè)定向天線(xiàn)的輻射示意圖。

　　圖4 定向天線(xiàn)的輻射示意圖

　　與之相比，“全向天線(xiàn)”在所有的方向上都與相同的強度和清晰度發(fā)送和接收無(wú)線(xiàn)信號。這種天線(xiàn)用在許多不同的接收器都必須能夠獲得信號時(shí)，或者用在接收器的位置高度易變時(shí)。電視臺和廣播站使用全向天線(xiàn)，大多數發(fā)送移動(dòng)電話(huà)的發(fā)射塔也是如此。圖5顯示了全向天線(xiàn)的輻射圖。

　　圖5全向天線(xiàn)的輻射圖

　　無(wú)線(xiàn)信號傳輸中的一個(gè)重要考慮是天線(xiàn)可以將信號傳輸的距離，同時(shí)還使信號能夠足夠強，能夠被接收機清晰地解釋。無(wú)線(xiàn)傳輸的一個(gè)簡(jiǎn)單原則是，較強的信號將傳輸的比較弱的信號更遠。

　　正確的天線(xiàn)位置對于確保無(wú)線(xiàn)系統的最佳性能也是非常重要的。用于遠程信號傳輸的天線(xiàn)經(jīng)常都安裝在塔上或者高層的頂部。從高處發(fā)射信號確保了更少的障礙和更好的信號接收。

　　4，信號傳播

　　在理想情況下，無(wú)線(xiàn)信號直接在從發(fā)射器到預期接收器的一條直線(xiàn)中傳播。這種傳播被稱(chēng)為“視線(xiàn)”(Line Of Sight,LOS)，它使用很少的能量，并且可以接收到非常清晰的信號。不過(guò)，因為空氣是無(wú)制導介質(zhì)，而發(fā)射器與接收器之間的路徑并不是很清晰，所以無(wú)線(xiàn)信號通常不會(huì )沿著(zhù)一條直線(xiàn)傳播。當一個(gè)障礙物擋住了信號的路線(xiàn)時(shí)，信號可能會(huì )繞過(guò)該物體、被該物體吸收，也可能發(fā)生以下任何一種現象：發(fā)射、衍射或者散射。物體的幾何形狀決定了將發(fā)生這三種現象中的那一種。

　　(1)反射、衍射和散射

　　無(wú)線(xiàn)信號傳輸中的“反射”與其他電磁波(如光或聲音)的反射沒(méi)有什么不同。波遇到一個(gè)障礙物并反射——或者彈回——到其來(lái)源。對于尺寸大于信號平均波長(cháng)的物體，無(wú)線(xiàn)信號將會(huì )彈回。例如，考慮一下微波爐。因為微波的平均波長(cháng)小于1毫米，所以一旦發(fā)出微波，它們就會(huì )在微波爐的內壁(通常至少有15cm長(cháng))上反射。究竟哪些物體會(huì )導致無(wú)線(xiàn)信號反射取決于信號的波長(cháng)。在無(wú)線(xiàn)LAN中，可能使用波長(cháng)在1~10米之間的信號，因此這些物體包括墻壁、地板天花板及地面。

　　在“衍射”中，無(wú)線(xiàn)信號在遇到一個(gè)障礙物時(shí)將分解為次級波。次級波繼續在它們分解的方向上傳播。如果能夠看到衍射的無(wú)線(xiàn)電信號，則會(huì )發(fā)現它們在障礙物周?chē)鷱澢?。帶有銳邊的物體——包括墻壁和桌子的角——會(huì )導致衍射。

　　“散射”就是信號在許多不同方向上擴散或反射。散射發(fā)生在一個(gè)無(wú)線(xiàn)信號遇到尺寸比信號的波長(cháng)更小的物體時(shí)。散射還與無(wú)線(xiàn)信號遇到的表面的粗糙度有關(guān)。表面也粗糙，信號在遇到該表面是就越容易散射。在戶(hù)外，樹(shù)木會(huì )路標都會(huì )導致移動(dòng)電話(huà)信號的散射。

　　另外，環(huán)境狀況(如霧、雨、雪)也可能導致反射、散射和衍射

　　(2)多路徑信號

　　由于反射、衍射和散射的影響，無(wú)線(xiàn)信號會(huì )沿著(zhù)許多不同的路徑到達其目的地。這樣的信號被稱(chēng)為“多路徑信號”。多路徑信號的產(chǎn)生并不取決于信號是如何發(fā)出的。它們可能從來(lái)源開(kāi)始在許多方向上以相同的輻射強度，也可能從來(lái)源開(kāi)始主要在一個(gè)方向上輻射。不過(guò)，一旦發(fā)出了信號，由于反射、衍射和散射的影響，它們就將沿著(zhù)許多路徑傳播。圖6顯示了這三種信號所導致的多徑信號。

　　圖6 多徑信號

　　無(wú)線(xiàn)信號的多路徑性質(zhì)既是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)又是一個(gè)缺點(diǎn)。一方面，因為信號在障礙物上反射，所以它們更可能到達目的地。在辦公樓這樣的環(huán)境中，無(wú)線(xiàn)服務(wù)依賴(lài)于信號在墻壁、天花板、地板以及家具上的反射，這樣最終才能到達目的地。

　　多路徑信號傳輸的缺點(diǎn)是因為它的不同路徑，多路徑信號在發(fā)射器與接收器之間的不同距離上傳播。因此，同一個(gè)信號的多個(gè)實(shí)例將在不同的時(shí)間到達接收器，導致衰落和延時(shí)。

　　5，窄帶、寬帶及擴展頻譜信號

　　傳輸技術(shù)根據它們的信號使用了無(wú)線(xiàn)頻譜的部分大小而有所不同。一個(gè)重要區別就是無(wú)線(xiàn)使用窄帶還是寬帶信號傳輸。在“窄帶”，發(fā)射器在一個(gè)單獨的頻率或者非常小的頻率范圍上集中信號能量。與窄帶相反，“寬帶”是指一種使用無(wú)線(xiàn)頻譜的相對較寬頻帶的信號傳輸方式。

　　使用多個(gè)頻率來(lái)傳輸信號被稱(chēng)為擴展頻譜技術(shù)，換句話(huà)說(shuō)，在傳輸過(guò)程中，信號從來(lái)不會(huì )持續停留在一個(gè)頻率范圍內。在較寬的頻帶上分布信號的一個(gè)結果是它的每一個(gè)頻率需要的功率比窄帶信號傳輸更小。信號強度的這種分布使擴展頻譜信號更不容易干擾在同一個(gè)頻帶上傳輸的窄帶信號。

　　在多個(gè)頻率上分布信號的另一個(gè)結果是提高了安全性。因為信號是根據一個(gè)只有獲得授權的發(fā)射器和接收器才知道的序列來(lái)分布的，所以未獲授權的接收器更難以捕獲和解碼這些信號。

　　擴展頻譜的一個(gè)特定實(shí)現是“跳頻擴展頻譜”(Frequency Hopping Spread Spectrum ,FHSS)。在FHSS傳輸中，信號與信道的接收器和發(fā)射器知道的同一種同步模式在一個(gè)頻帶的幾個(gè)不同頻率之間跳躍。另一種擴展頻譜信號被稱(chēng)為“直接序列擴展頻譜”(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)。在DSSS中，信號的位同時(shí)分布在整個(gè)頻帶上。對每一位都進(jìn)行了編碼，這樣接收器就可以在接收到這些位時(shí)重組原始信號。

　　6，固定和移動(dòng)

　　每一種無(wú)線(xiàn)通信都屬于以下兩個(gè)類(lèi)別之一：固定或移動(dòng)。在“固定”無(wú)線(xiàn)系統中，發(fā)射器和接收器的位置是不變的。傳輸天線(xiàn)將它的能量直接對準接收器天線(xiàn)，因此，就有更多的能量用于該信號。對于必須跨越很長(cháng)的距離或者復雜地形的情況，固定的無(wú)線(xiàn)連接比鋪設電纜更經(jīng)濟。

　　不過(guò)，并非所有通信都適用固定無(wú)線(xiàn)。例如，移動(dòng)用戶(hù)不能使用要求他們保留在一個(gè)位置來(lái)接收一個(gè)信號的服務(wù)。相反，移動(dòng)電話(huà)、尋呼、無(wú)線(xiàn)LAN以及 其它許多服務(wù)都在使用“移動(dòng)”無(wú)線(xiàn)系統。在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)系統中，接收器可以位于發(fā)射器特定范圍內部的任何地方。這就允許接收器從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，同時(shí)還繼續接受信號。

無(wú)線(xiàn)通信原理——發(fā)展現狀

　　1，分類(lèi)

　　無(wú)線(xiàn)通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無(wú)線(xiàn)電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個(gè)微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個(gè)或多個(gè)地球站之間或移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。

　　2，熱點(diǎn)技術(shù)

　　(1)4G

　　第四代移動(dòng)電話(huà)行動(dòng)通信標準，指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，外語(yǔ)縮寫(xiě)：4G。該技術(shù)包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式(嚴格意義上來(lái)講，LTE只是3.9G，盡管被宣傳為4G無(wú)線(xiàn)標準，但它其實(shí)并未被3GPP認可為國際電信聯(lián)盟所描述的下一代無(wú)線(xiàn)通訊標準IMT-Advanced，因此在嚴格意義上其還未達到4G的標準。只有升級版的LTE Advanced才滿(mǎn)足國際電信聯(lián)盟對4G的要求)。4G是集3G與WLAN于一體，并能夠快速傳輸數據、高質(zhì)量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載，比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍，并能夠滿(mǎn)足幾乎所有用戶(hù)對于無(wú)線(xiàn)服務(wù)的要求。此外，4G可以在DSL和有線(xiàn)電視調制解調器沒(méi)有覆蓋的地方部署，然后再擴展到整個(gè)地區。很明顯，4G有著(zhù)不可比擬的優(yōu)越性。

　　圖7 4G迅速火爆

　　(2)ZigBee技術(shù)

　　ZigBee技術(shù)主要用于無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)，是基于IEE802.15.4無(wú)線(xiàn)標準研制開(kāi)發(fā)的，是一種介于RFID和藍牙技術(shù)之間的技術(shù)提案，主要應用在短距離并且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee協(xié)議比藍牙、高速率個(gè)域網(wǎng)或802.11x無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)更簡(jiǎn)單使用，可以認為是藍牙的同族兄弟。

　　(3)WLAN與WiFi/WAPI

　　WLAN(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))是一種借助無(wú)線(xiàn)技術(shù)取代以往有線(xiàn)布線(xiàn)方式構成局域網(wǎng)的新手段，可提供傳統有線(xiàn)局域網(wǎng)的所有功能，是計算機網(wǎng)絡(luò )與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)相結合的產(chǎn)物。它是通用無(wú)線(xiàn)接入的一個(gè)子集，支持較高傳輸速率(2Mb/s～54Mb/s，甚至更高)，利用射頻無(wú)線(xiàn)電或紅外線(xiàn)，借助直接序列擴頻(DSSS)或跳頻擴頻(FHSS)、GMSK、OFDM等技術(shù)，甚至將來(lái)的超寬帶傳輸技術(shù)UWBT，實(shí)現固定、半移動(dòng)及移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò )終端對Internet網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行較遠距離的高速連接訪(fǎng)問(wèn)。目前，原則上WLAN的速率尚較低，主要適用于手機、掌上電腦等小巧移動(dòng)終端。1997年6月，IEEE推出了802.11標準，開(kāi)創(chuàng )了WLAN先河，WLAN領(lǐng)域現在主要有IEEE802.11x系列與HiperLAN/x系列兩種標準。

　　WiFi俗稱(chēng)無(wú)線(xiàn)寬帶，全稱(chēng)Wireless Fideliry。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)又常被稱(chēng)作WiFi網(wǎng)絡(luò )，這一名稱(chēng)來(lái)源于全球最大的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)推廣與產(chǎn)品認證組織——WiFi聯(lián)盟(WiFi Alliance)。作為一種無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，WiFi早已得到了業(yè)界的關(guān)注。WiFi終端涉及手機、PC(筆記本電腦)、平板電視、數碼相機、投影機等眾多產(chǎn)品。目前，WiFi網(wǎng)絡(luò )已應用于家庭、企業(yè)以及公眾熱點(diǎn)區域，其中在家庭中的應用是較貼近人們生活的一種應用方式。由于WiFi網(wǎng)絡(luò )能夠很好地實(shí)現家庭范圍內的網(wǎng)絡(luò )覆蓋，適合充當家庭中的主導網(wǎng)絡(luò )，家里的其他具備WiFi功能的設備，如電視機、影碟機、數字音響、數碼相框、照相機等，都可以通過(guò)WiFi網(wǎng)絡(luò )這個(gè)傳輸媒介，與后臺的媒體服務(wù)器、電腦等建立通信連接，實(shí)現整個(gè)家庭的數字化與無(wú)線(xiàn)化，使人們的生活變得更加方便與豐富。目前，除了用戶(hù)自行購置WiFi設備建立無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò )外，運營(yíng)商也在大力推進(jìn)家庭網(wǎng)絡(luò )覆蓋。比如，中國電信的“我的E家”，將WiFi功能加入到家庭網(wǎng)關(guān)中，與有線(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)綁定。今后WiFi的應用領(lǐng)域還將不斷擴展，在現有的家庭網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和公眾網(wǎng)的基礎上向自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò )等眾多新領(lǐng)域發(fā)展。

　　WAPI是WLAN Authentication and Privacy Infrastructure的縮寫(xiě)。WAPI作為我國首個(gè)在計算機網(wǎng)絡(luò )通信領(lǐng)域的自主創(chuàng )新安全技術(shù)標準，能有效阻止無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)不符合安全條件的設備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò )，也能避免用戶(hù)的終端設備訪(fǎng)問(wèn)不符合安全條件的網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現了“合法用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)合法網(wǎng)絡(luò )”。WAPI安全的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )本身所蘊含的“可運營(yíng)、可管理”等優(yōu)勢，已被以中國移動(dòng)、中國電信為代表的極具專(zhuān)業(yè)能力的運營(yíng)商積極挖掘并推廣、應用，運營(yíng)市場(chǎng)對WAPI的應用進(jìn)一步促進(jìn)了其他行業(yè)市場(chǎng)和消費者關(guān)注并支持WAPI。目前市場(chǎng)上已有50多款來(lái)自全球主要手機制造商的智能手機支持WAPI，包括諾基亞、三星、索愛(ài)、酷派。而中國三大電信運營(yíng)商也都已開(kāi)始或完成第一批WAPI熱點(diǎn)的招標和競標工作，以中國移動(dòng)為例，到目前為止已實(shí)際部署了大概10萬(wàn)個(gè)WAPI熱點(diǎn)。這意味著(zhù)WAPI的生態(tài)系統已基本建成，WAPI商業(yè)化的大門(mén)已經(jīng)打開(kāi)。

　　(4)短距離無(wú)線(xiàn)通信(藍牙、RFID、IrDA)

　　藍牙(Bluetooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。利用藍牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆試本電腦和移動(dòng)電話(huà)手機等移動(dòng)通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化以上這些設備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些現代通信設備與因特網(wǎng)之間的數據傳輸變得更加迅速高效，進(jìn)而為無(wú)線(xiàn)通信拓寬道路。藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò )結構以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫學(xué))頻段，其數據速率為1Mbps，采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現全雙工傳輸。藍牙技術(shù)為免費使用，全球通用規范，在現今社會(huì )中的應用范圍相當廣泛。

　　RFID是Radio Frequency Identification的縮寫(xiě)，即射頻識別，俗稱(chēng)電子標簽。射頻識別技術(shù)是一項利用射頻信號通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達到識別目的的技術(shù)。目前RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻(125kHz～134kHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860MHz～960MHz)，不同頻段的RFID產(chǎn)品有不同的特性。射頻識別技術(shù)被廣泛應用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運輸控制管理、防偽等眾多領(lǐng)域，例如WalMart、Tesco、美國國防部和麥德龍超市都在它們的供應鏈上應用RFID技術(shù)。在將來(lái)，超高頻的產(chǎn)品會(huì )得到大量的應用。

　　IrDA是一種利用紅外線(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，也許是第一個(gè)實(shí)現無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)(PAN)的技術(shù)。目前其軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動(dòng)設備，如PDA、手機上廣泛使用。事實(shí)上，當今每一個(gè)出廠(chǎng)的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產(chǎn)品都支持IrDA。IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。它還具有移動(dòng)通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn);且由于數據傳輸率較高，適于傳輸大容量的文件和多媒體數據。此外，紅外線(xiàn)發(fā)射角度較小，傳輸安全性高。IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，2個(gè)相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其他物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(非多臺)設備之間的連接(而藍牙就沒(méi)有此限制，且不受墻壁的阻隔)。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問(wèn)題及提高數據傳輸率。

　　(5)WiMAX

　　WiMAX全稱(chēng)為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系統，可以替代現有的有線(xiàn)和DSL連接方式，來(lái)提供最后一英里的無(wú)線(xiàn)寬帶接入，其技術(shù)標準為IEEE 802.16，其目標是促進(jìn)IEEE 802.16的應用。相比其他無(wú)線(xiàn)通信系統，WiMAX的主要優(yōu)勢體現在具有較高的頻譜利用率和傳輸速率上，因而它的主要應用是寬帶上網(wǎng)和移動(dòng)數據業(yè)務(wù)。

　　(6)超寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)UWB

　　UWB(Ultra Wideband)是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號，UWB能在10米左右的范圍內實(shí)現數百Mb/s至數Gb/s的數據傳輸速率。UWB具有抗干擾性能強、傳輸速率高、帶寬極寬、消耗電能小、發(fā)送功率小等諸多優(yōu)勢，主要應用于室內通信、高速無(wú)線(xiàn)LAN、家庭網(wǎng)絡(luò )、無(wú)繩電話(huà)、安全檢測、位置測定、雷達等領(lǐng)域。

　　對于UWB技術(shù)，應該看到，它以其獨特的速率以及特殊的范圍，也將在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點(diǎn)，它很適合組建家庭的高速信息網(wǎng)絡(luò )。它對藍牙技術(shù)具有一定的沖擊，但對當前的移動(dòng)技術(shù)、WLAN等技術(shù)的威脅不大，反而可以成為其良好的補充。

　　(7)EnOcean

　　EnOcean無(wú)線(xiàn)通信標準被采納為國際標準“ISO/IEC 14543-3-10”，這也是世界上唯一使用能量采集技術(shù)的無(wú)線(xiàn)國際標準。EnOcean能量采集模塊能夠采集周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的能量，從光、熱、電波、振 動(dòng)、人體動(dòng)作等獲得微弱電力。這些能量經(jīng)過(guò)處理以后，用來(lái)供給EnOcean超低功耗的無(wú)線(xiàn)通訊模塊，實(shí)現真正的無(wú)數據線(xiàn)，無(wú)電源線(xiàn)，無(wú)電池的通訊系統。 EnOcean無(wú)線(xiàn)標準ISO/IEC14543-3-10使用868MHz，902MHz，928MHz和315MHz頻段，傳輸距離在室外是300 米，室內為30米。

　　(8)Z-Wave

　　Z-Wave是由丹麥公司Zensys所主導的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)規格， Z-Wave是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡(luò )的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。工作頻帶為908.42MHz，868.42MHz信號的有效覆蓋范圍在室內是30m，室外可超過(guò)100m，適合于窄帶寬應用場(chǎng)合。Z-Wave技術(shù)也是低功耗和低成本的技術(shù)，有力地推動(dòng)著(zhù)低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)。

　　圖8 各協(xié)議的功耗及傳輸距離對比

　　通過(guò)下面兩個(gè)表格，我們可以更直觀(guān)全面地對比幾種主流的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)：

　　表1 部分主流無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)比較

　　表2 EnOcean、Zigbee和Z-Wave無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)情況對比

　　圖9示出這些無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的作用距離與數據率的關(guān)系：可見(jiàn),數據率越高,作用距離就越短?？捎镁W(wǎng)絡(luò )技術(shù)擴展作用距離而仍然保持數據率。

　　圖9無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)數據率與作用距離的關(guān)系

　　當今最流行的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、應用、和規范示于表3，包括：各種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的適用頻段、調制方式、最大作用距離、數據率和應用領(lǐng)域等。

　　表3 常用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、應用、和規范