無線WiFi的原理
無線WiFi，俗稱無線寬帶，稱為無線保真(Wireless Fideliry)。無線局域網通常被稱為WiFi網絡，它來源於全球最大的無線局域網技術推廣和產品認證組織WiFi聯盟。WiFi作為壹種無線網絡技術，已經引起了業界的關註。WiFi終端涉及手機、PC(筆記本電腦)、平板電視、數碼相機、投影儀等眾多產品。目前，WiFi網絡已經應用到家庭、企業和公共熱點，其中在家庭中的應用是更貼近人們生活的應用方式。因為WiFi網絡可以很好的實現家庭內部的網絡覆蓋，適合作為家庭中的主導網絡。家庭中其他具有WiFi功能的設備，如電視機、DVD播放機、數碼音響、數碼相框、相機等。，可以通過WiFi網絡的傳輸介質與後臺的媒體服務器和電腦建立通信連接，從而實現整個家庭的數字化和無線化，讓人們的生活更加便捷和豐富。目前，除了用戶購買自己的WiFi設備建立無線家庭網絡，運營商也在大力推廣家庭網絡覆蓋。比如中國電信？我的e家？，在家庭網關中加入WiFi功能，與有線寬帶業務綁定。未來，WiFi的應用領域將不斷擴大，在現有家庭網絡、企業網絡、公共網絡的基礎上，向自動控制網絡等諸多新領域發展。
無線通信簡介
與有線傳輸相比，無線傳輸有許多優點。也許最重要的是，它更加靈活。無線信號可以從壹個發射器發送到許多接收器，無需電纜。所有的無線信號都是以電磁波的形式通過空氣傳播的，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。
在無線通信中，頻譜包括9khz和300000Ghz之間的頻率。每個無線服務都與某個無線頻譜區域相關聯。無線信號也來源於沿導體傳輸的電流。電子信號從發射機到達天線，然後天線將信號以壹系列電磁波的形式發射到空中。
信號在空氣中傳播，直到到達目標位置。在目標位置，另壹個天線接收信號，接收器將其轉換回電流。接收和發送信號都需要天線，天線可分為全向天線和定向天線。由於反射、衍射和散射的影響，無線信號將沿著許多不同的路徑到達目的地，形成多徑信號。
無線通信的基本原理
無線通信是壹種利用無線電信號可以在自由空間傳播的特性來交換信息的通信方式。在運動中實現的無線通信也俗稱移動通信，人們統稱為無線移動通信。簡單來說，無線通信就是只用電磁波而不用電纜的通信方式。
1，無線頻譜
所有的無線信號都是以電磁波的形式通過空氣傳播的，電磁波是由電子部分和能量部分組成的能量波。聲音和光是電磁波的兩個例子。無線頻譜中的波(即用於廣播、移動電話和衛星傳輸的波)是看不見也聽不見的，至少在接收器解碼之前是如此。
？無線頻譜？它是壹種用於遠距離通信的電磁波連續體。這些波有不同的頻率和波長。無線頻譜包括9khz和300，000 GHz之間的頻率。每個無線服務都與某個無線頻譜區域相關聯。例如，AM廣播涉及無線通信頻譜的低端頻率，使用535到1605khz之間的頻率。
無線頻譜是所有電磁頻譜的子集。自然界中有頻率更高或更低的電磁波，但並不用於遠距離通信。低於9kz的頻率用於專門應用，如野生動物跟蹤或車庫門開關。頻率高於300，000 GHz的電磁波對人類是可見的，正是因為這個原因，它們不能用於通過空氣進行通信。比如我們把頻率為428570Ghz的電磁波識別為紅色。
當然，通過空氣傳播的信號不壹定會留在壹個國家。因此，世界各國就無線電信標準達成壹致非常重要。ITU是管理機構，決定國際無線業務的標準，包括頻率分配、信號傳輸和無線電設備使用的協議、無線發射和接收設備、衛星軌道等。如果政府和公司不遵守ITU標準，他們可能無法在制造無線設備的國家之外使用這些設備。
2、無線傳輸的特點
雖然有線和無線信號有許多相似之處，包括協議和代碼的使用，但空氣的性質使無線傳輸與有線傳輸有很大不同。工程師講無線傳輸，是不是把空氣當成了？無制導介質？。因為空氣沒有為信號提供固定的路徑，所以信號的傳輸是無導向的。
就像有線信號壹樣，無線信號也來源於沿導體傳輸的電流。電子信號從發射機到達天線，然後天線將信號以壹系列電磁波的形式發射到空中。信號在空氣中傳播，直到到達目標位置。在目標位置，另壹個天線接收信號，接收器將其轉換回電流。
請註意，天線用於無線信號的發射器和接收器，為了交換信息，連接到每個天線的收發器必須調整到相同的頻率。
3、天線
每種無線服務都需要專門設計的天線。服務的規格決定了天線的功率輸出、頻率和輻射模式。天線？輻射模式？描述了天線在三維區域中發射或接收的所有電磁能量的相對長度。？定向天線？單向發送無線電信號。當源需要與目標位置通信時，例如在點對點連接中，使用這種天線。當多個接收節點排成壹行時，也可以使用定向天線。或者，當保持壹定距離的信號強度比覆蓋更寬的地理區域更重要時，可以使用它，因為天線可以使用其能量在更多方向上發送信號，或者它可以在壹個方向上發送更長距離的信號。使用定向天線的無線服務的壹些例子包括衛星下行鏈路和上行鏈路、無線局域網和空間、海洋和航空導彈。
相比之下，？全向天線？在所有方向上以相同的強度和清晰度發送和接收無線信號。當許多不同的接收器必須能夠獲得信號時，或者當接收器的位置高度可變時，使用這種天線。電視臺和電臺使用全向天線，大多數發送手機的發射塔也是如此。
在無線信號傳輸中，壹個重要的考慮因素是天線可以傳輸信號的距離，同時，信號可以強到足以被接收器清楚地解釋。無線傳輸的壹個簡單原理是，較強的信號會比較弱的信號傳播得更遠。
正確的天線位置對於確保無線系統的最佳性能也非常重要。用於遠程信號傳輸的天線通常安裝在塔上或高層建築的頂部。從高處發射信號可以確保障礙物更少，信號接收更好。
4、信號傳播
理想情況下，無線信號以直線方式從發射機直接傳輸到目標接收機。這種傳播被稱為。視線？(Line Of Sight，LOS)，使用的能量很少，可以接收到非常清晰的信號。然而，由於空氣是非導向介質，並且發射器和接收器之間的路徑不是很清晰，無線信號通常不會沿直線傳播。當障礙物阻擋了信號的路徑時，信號可能會繞過並被物體吸收，或者出現以下任何壹種現象:發射、衍射或散射。物體的幾何形狀決定了這三種現象中的哪壹種會發生。
(1)反射、衍射和散射
在無線信號傳輸中？反思？和其他電磁波的反射沒什麽區別，比如光或者聲音。波遇到障礙物，反射或反彈回它的源頭。對於尺寸大於信號平均波長的物體，無線信號會反彈回來。例如，考慮微波爐。因為微波的平均波長小於1 mm，壹旦發出，就會在微波爐內壁上反射(通常至少15cm長)。哪些物體會引起無線信號反射取決於信號的波長。在無線局域網中，可能使用波長為1~10米的信號，因此這些物體包括墻壁、地板、天花板和地板。
妳在線嗎？衍射？無線信號遇到障礙物會分解成二次波。次級波繼續沿著它們分解的方向傳播。如果妳能看到衍射的無線電信號，妳會發現它們是繞著障礙物彎曲的。有尖銳邊緣的物體，包括墻角和桌子，會引起衍射。
？散射？也就是說，信號向許多不同的方向傳播或反射。當無線信號遇到尺寸小於信號波長的物體時，就會發生散射。散射還與無線信號遇到的表面粗糙度有關。表面也比較粗糙，信號遇到這個表面更容易散射。室外、樹木、路標都會導致手機信號散射。
此外，環境條件(如霧、雨、雪)也可能引起反射、散射和衍射。
(2)多徑信號
由於反射、衍射和散射的影響，無線信號會沿著許多不同的路徑到達目的地。這樣的信號叫做。多路信號？。多徑信號的產生不依賴於信號是如何發送出去的。它們可能以相同的強度從光源向許多方向輻射，或者它們可能主要從光源向壹個方向輻射。然而，信號壹旦發出，由於反射、衍射和散射的影響，它們將沿著許多路徑傳播。
無線信號的多徑特性既是優點也是缺點。壹方面是因為信號在障礙物上反射，更容易到達目的地。在寫字樓這樣的環境中，無線服務要靠信號在墻壁、天花板、地板、家具上的反射，才能最終到達目的地。
多徑信號傳輸的缺點是，由於其路徑不同，多徑信號在發射機和接收機之間的傳播距離也不同。因此，同壹信號的多個實例將在不同時間到達接收器，從而導致衰落和延遲。
5、窄帶、寬帶和擴頻信號
傳輸技術根據信號所使用的無線頻譜的大小而有所不同。壹個重要的區別是無線使用窄帶還是寬帶信號傳輸。妳在線嗎？窄帶？發射機將信號能量集中在單壹頻率或非常小的頻率範圍內。與窄帶相反，寬帶？指的是利用無線頻譜的相對寬帶的信號傳輸方式。
使用多個頻率傳輸信號被稱為擴頻技術。換句話說，在傳輸過程中，信號永遠不會停留在壹個頻率範圍內。在更寬的頻帶中分配信號的壹個結果是每個頻率比窄帶信號傳輸需要更少的功率。信號強度的這種分布使得擴頻信號不太可能幹擾在相同頻帶中傳輸的窄帶信號。
在多個頻率上分配信號的另壹個結果是提高了安全性。因為信號是根據只有授權的發射機和接收機知道的序列分發的，所以未授權的接收機更難以捕獲和解碼這些信號。
擴頻的具體實現是什麽？跳頻擴頻？(跳頻擴頻，FHSS).在FHSS傳輸中，信號以信道的接收器和發射器已知的相同同步模式在壹個頻帶中的幾個不同頻率之間跳躍。另壹種擴頻信號叫做。直接序列擴頻？(直接序列擴頻，DSSS).在DSSS，信號的比特同時分布在整個頻帶中。每個比特都被編碼，以便接收機在接收這些比特時可以重建原始信號。
6.固定和移動
每種無線通信都屬於以下兩類之壹:固定或移動。妳在線嗎？修好了？在無線系統中，發射機和接收機的位置是恒定的。發射天線將其能量直接對準接收天線，因此有更多的能量用於信號。當需要跨越長距離或復雜地形時，固定無線連接比鋪設電纜更經濟。
然而，並不是所有的通信都適合固定無線。例如，移動用戶不能使用要求他們呆在壹個地方接收信號的服務。反而手機、尋呼、無線局域網等很多服務都在用？搬家？無線系統。在移動無線系統中，接收機可以位於發射機特定範圍內的任何地方。這允許接收器從壹個位置移動到另壹個位置，同時繼續接收信號。
無線通信原理的發展現狀
1，分類
無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是無線電波的壹種，傳輸距離壹般只有幾十公裏。然而，微波具有寬頻帶和大的通信容量。微波通信要每隔幾十公裏建壹個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站，在地面的兩個或兩個以上的地球站之間或移動體之間建立微波通信鏈路。
2、熱門技術
(1)4G
第四代手機移動通信標準是指第四代移動通信技術，外文簡稱:4G。該技術包括TD-LTE和FDD-LTE(嚴格來說，LTE雖然作為4G無線標準推廣，但實際上並沒有被3GPP認可為國際電信聯盟描述的下壹代無線通信標準IMT-Advanced，所以並沒有達到嚴格意義上的4G標準。只有升級後的LTE Advanced才能滿足國際電信聯盟對4G的要求)。4G融合了3G和WLAN，可以快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻、圖像。4G下載速度可達100Mbps以上，比目前家庭寬帶ADSL(4兆)快25倍，可以滿足幾乎所有用戶對無線服務的要求。另外，可以在DSL和有線電視調制解調器覆蓋不到的地方部署4G，然後擴展到整個區域。顯然，4G有著無可比擬的優勢。
(2)ZigBee技術
ZigBee技術主要用於基於IEEE 802 . 15.4無線標準的無線個人區域網(WPAN)。它是介於RFID和藍牙技術之間的壹種技術方案，主要用於各種短距離、低數據傳輸速率的電子設備之間。ZigBee協議比藍牙、高速個人局域網或802.11x無線局域網使用起來更簡單，可以認為是藍牙的兄弟姐妹。
(3)無線局域網和WAPI
WLAN (Wireless Local Area Network)是利用無線技術取代傳統的有線布線方式組成局域網的壹種新手段，可以提供傳統有線局域網的所有功能，是計算機網絡和無線通信技術相結合的產物。它是壹般無線接入的子集，支持高傳輸速率(2 MB/s ~ 54 MB/s，甚至更高)。利用射頻或紅外線，借助直接序列擴頻(DSSS)或跳頻擴頻(FHSS)、GMSK、OFDM等技術，甚至未來的超寬帶傳輸技術UWBT，固定、半移動、移動網絡終端都可以實現遠距離高速連接接入互聯網。目前WLAN原則上速率還是較低的，主要適用於手機、掌上電腦等小型移動終端。1997年6月，IEEE推出了802.11標準，開創了無線局域網的先河。現在WLAN領域有兩個標準:IEEE802.11x系列和HiperLAN/x系列。
WAPI是無線局域網認證和隱私基礎設施的縮寫。WAPI作為我國首個計算機網絡通信領域的自主創新安全技術標準，可以有效阻止無線局域網中不符合安全條件的設備進入網絡，也可以阻止用戶的終端設備接入不符合安全條件的網絡。合法用戶訪問合法網絡？。WAPI的安全無線網絡本身包含什麽？可操作和可管理？和中國電信為代表的高度專業化的運營商積極探索、推廣和應用。WAPI在運營市場的應用進壹步推動了其他行業市場和消費者的關註和支持。目前，全球主要手機廠商有50多款智能手機支持WAPI，包括諾基亞、三星、索愛、酷派等。中國三大電信運營商也開始或完成了首批WAPI熱點的招標。以中國移動為例，目前為止實際部署了約65438+萬個WAPI熱點。這意味著WAPI的生態系統已經基本建成，WAPI商業化的大門已經打開。
(4)短距離無線通信(藍牙、RFID、IrDA)
藍牙技術實際上是壹種短程無線電技術。利用藍牙技術，我們可以有效地簡化掌上電腦、書寫電腦、手機等移動通信終端設備之間的通信，也可以成功地簡化這些設備與互聯網之間的通信，從而使這些現代通信設備與互聯網之間的數據傳輸更加快速高效，進壹步拓寬了無線通信的道路。藍牙采用分布式網絡結構、快速跳頻和短分組技術，支持點對點和點對多點通信，工作在全球2.4GHz ISM(工業、科學和醫療)頻段，數據速率為1Mbps。它采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。藍牙技術免費使用，通用規範，在當今社會有著廣泛的應用。
RFID是射頻識別的縮寫，即射頻識別，俗稱電子標簽。射頻識別(RFID)技術是利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現非接觸式信息傳輸，並通過傳輸的信息實現識別的技術。目前RFID產品的工作頻率有低頻(125 kHz ~ 134 kHz)、高頻(13.56MHz)和超高頻(860 MHz ~ 960 MHz)，不同頻段的RFID產品具有不同的特性。射頻識別技術廣泛應用於工業自動化、商業自動化、交通控制與管理、防偽等諸多領域。例如，沃爾瑪、樂購、美國國防部和麥德龍超市都在其供應鏈中應用了RFID技術。未來，超高頻產品將得到廣泛應用。
IrDA是壹種使用紅外線的點對點通信技術，它可能是第壹種實現無線個人區域網(PAN)的技術。目前，其軟硬件技術非常成熟，廣泛應用於小型移動設備，如PDA和手機。事實上，今天出廠的每壹臺PDA和許多手機、筆記本電腦、打印機等產品都支持IrDA。IrDA的主要優點是不需要申請頻率使用權，所以紅外通信成本低。還具有移動通信所要求的體積小、功耗低、連接方便、使用簡單的特點。並且由於數據傳輸速率高，適合傳輸大容量文件和多媒體數據。此外，紅外發射角度小，傳輸安全性高。IrDA的缺點是它是視距傳輸，兩個互相通信的設備必須對齊，不能被其他物體遮擋，所以這種技術只能用於兩個(非多個)設備之間的連接(藍牙沒有這種限制，不受墻壁遮擋)。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題，提高數據傳輸速率。
(5)WiMAX
WiMAX的全稱是微波接入全球互通(World inter operability for Microwave Access)，即微波接入全球互通系統，可以取代現有的有線和DSL連接，提供最後壹公裏的無線寬帶接入。它的技術標準是IEEE 802.16，目標是推動IEEE 802.16的應用。與其他無線通信系統相比，WiMAX的主要優勢在於其高頻譜利用率和傳輸速率，因此其主要應用是寬帶互聯網接入和移動數據服務。
(6)超寬帶無線接入技術
UWB(超寬帶)是壹種無載波通信技術，利用納秒到皮秒的非正弦窄脈沖傳輸數據。通過在很寬的頻譜上傳輸極低功率的信號，UWB可以在大約10米的範圍內實現幾百Mb/s到幾Gb/s的數據傳輸速率。超寬帶具有抗幹擾能力強、傳輸速率高、帶寬極寬、功耗低、發射功率低等優點。主要應用於室內通信、高速無線局域網、家庭網絡、無繩電話、安全檢測、定位、雷達等領域。
對於UWB技術，需要註意的是，它也將以其獨特的速度和特殊的範圍在無線通信領域占據壹席之地。由於其速度快、覆蓋面窄，非常適合構建高速家庭信息網絡。對藍牙技術有壹定的沖擊，但對目前的移動技術、WLAN等技術威脅不大，但可以是壹個很好的補充。
(7)海洋生態系統
采用EnOcean無線通信標準作為國際標準？ISO/IEC 14543-3-10？這也是世界上唯壹使用能量收集技術的無線國際標準。EnOcean能量收集模塊可以收集周圍環境產生的能量，從光、熱、無線電波、振動和人體運動中獲取微弱的電力。經過處理後的能量用於供應EnOcean超低功耗的無線通信模塊，實現真正的無數據線、無電源線、無電池的通信系統。EnOcean無線標準ISO/IEC14543-3-10使用868MHz、902MHz、928MHz和315MHz，傳輸距離室外300米，室內30米。
(8)Z形波
Z-Wave是由丹麥公司Zensys主導的無線網絡規範。Z-Wave是壹種基於射頻的新型短距離無線通信技術，具有低成本、低功耗、高可靠性、適用於網絡等特點。工作頻段為908.42MHz，868.42MHz信號有效覆蓋室內30m，室外100m以上，適用於窄帶寬應用。Z-Wave技術也是壹種低功耗、低成本的技術，對低速率無線個域網有很強的推動作用。