浅析无线电技术的发展史与新一代移动通信技术（4G）

浅析无线电技术的发展史与新一代移动通信技术（4G） 摘要：无线电技术是人类的一项伟大发明，对人类文明的发展起到了巨大的推动作用。本文对无线电技术进行了介绍并回顾了无线电的发展历史及当前的应用情况，对新一代的移动通信技术（4G）进行了分析，并探讨了4G未来发展的机遇和面临的挑战。 关键词：无线电 通信 4G 发展 引 言 无线电技术对人类文明的发展起到了重要的推动作用，正是借助无线电技术的帮助我们实现了收发电报、无线电视信号的传播和手机通信等。随着信息化时代的到来，无线电技术的发展进入了一个新的时代，其重要标志就是第四代移动通信技术（4G）的出现。 一、无线电技术发展介绍 （一）无线电的概念 无线电是相对有线电而言的，无线电出现以前信号的传输需借助于导线。无线电是指通过电磁波在自由空间的传输而实现信号传输的过程，其原理是利用电流强弱变化与电磁波的产生之间的关系，从而达到传递信息的目的。 （二）无线电技术的发展历史 1. 无线电技术在国外的发展历史 无线电技术产生于19世纪中后期，其理论基础是英国物理学家麦克斯韦创立的电磁学。后来，德国物理学家赫兹证实无线电波传输具有波传输的所有特性。1909年，意大利发明家马可尼对无线电技术进行改进发明了无线电报。二战结束后，随着新科技革命的到来，卫星、计算机等一大批先进技术发明的不断出现，使无线电在通信技术上的应用更为普遍，实现了由模拟传输方式向数字传输方式、固定使用方式向移动使用方式的转变，大大带动了通信技术的发展1。 2. 无线电技术在国内的发展历史 19世纪末期，当时清朝正处于西方列强入侵的半殖民半封建状态，无线电技术的发展十分落后，但其开始应用的时间几乎与世界同步。如1895年马可尼首次实现了无线电通信，1899年两广总督就在其管辖的要塞安装了无线电机。到了民国时期，无线电技术虽然得到一定程度的发展，但发展水平仍受制于西方发达国家。新中国成立后，我国无线电技术得到了快速发展，主要表现在与世界先进水平的差距迅速缩小，甚至在某些领域已走在了世界前列。 （三）无线电技术的应用 无线电技术的应用范围极为广泛。基于无线电技术的优势，使得它在交通运输、工业生产、科学实验、卫星导航、军事战争等方面得到了广泛应用，可以说无线电技术与应用已成为当今社会各行业信息化、高效化的重要手段。由于篇幅所限，在此举几个与生活比较密切的例子加以讨论。 1. 无线电技术在3G中的应用 3G是第三代移动通信技术的简称，是指将无线通信与国际互联网等多媒体相结合的新一代移动通信系统。其特点是传输信号的能力较强，在实现传输声音的同时可以实现图象、视频流的传输，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。比如手机只需下载相应的软件即可实现功能的升级，而不必更换硬件，这不仅方便了人们的使用，而且在一定程度上减少了资源的浪费。 2. 无线电技术在宽带无线接入中的应用 宽带无线接入，即终端（可以是固定或移动的）通过无线的方式，以高宽带高速率接入通信系统。随着无线电技术的发展，无线电波传输替代了固定网线，人们可以随时随地享受互联网络带来的便利。如：在大型商场、校园、机场等公共场所可以借助Wi-Fi上网，而在没有Wi-Fi的环境中可以借助无线网卡进行上网，同时用户可通过智能手机点播电影、视频聊天、联网游戏、编织“微博”。 3. 无线电技术在物联网中的应用 物联网（即“物物相连的互联网络”），是通过无线射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网是信息时代科技发展的又一次重大变革，物联网进一步实现了人与物、物与物之间的信息沟通，大大改变人们的社会行为与观念。 二、无线电技术在移动通信发展的新阶段4G通信技术 （一）4G通信技术介绍 4G就是第四代移动通信技术的简称。4G的传输能力非常强大，通过对庞大数据的高速传输，极大加快宽带网络的速度，为人们提供更丰富的多媒体服务。可以预知在4G网络普及后，人类的生活方式和沟通方式将会发生重大的变化，甚至会在一定程度上促进社会生产的变革。2012年的世界无线电通信大会出台了4G标准，但4G技术仍处于研发阶段，离真正实现还有很长的路要走。 （二）4G通信的关键技术 4G通信中的关键技术主要包括以下几个方面： 1. 正交频分复用（OFDM）技术。这是4G通信的核心技术，其功能是将一定量的串行数据流分解成一些并行数据流，然后集中输出，其优点是抗干扰能力更强，误码率较低。 2. 编码和调制技术。4G通信的编码过程使用了更高级的编码方案及更先进的接收技术；调制技术则采用了多载波调制，这样能保证在任何条件下系统都有较高的编解码性能。 3. 软件无线电技术。即在4G通信中采用数字信号处理技术，在可编程控制的通用硬件平台上，利用软件来定义实现无线电台的各部分功能：包括前端接收、中频处理以及信号的基带处理等2。 4. 智能天线技术。原理来自于自适应天线技术，在4G网络中采用智能天线技术的目的是实现对移动信号的充分利用，增强系统信号的抗干扰能力，在改善信号质量的同时增大传输容量3。 除了上面介绍的四种技术以外，在4G通信技术中还用到了无线线路增强技术和多用户检测技术等。 （三）4G通信技术的优势 4G通信技术的优势主要体现在以下几个方面： 1. 信号传输速度更快。与3G通信系统的传输速率2Mbps相比，4G理论上可使无线信号的传输速度达到100Mbps。此外4G网络频谱更宽，估计信道占有100MHz的频谱，相当于3G网络的20倍。 2. 通信方式更为灵活。在4G通信条件下手机可以算得上是一个小型电脑，语音仅仅是手机的众多功能之一，此外人们可以随时随地第一时间观看视频直播，甚至双向高速下载传递图像、资料等。 3. 智能化性能更高。未来的4G手机智能化程度更高，可根据用户所处环境及各种条件的变化提醒干什么事情或者不该干什么事，甚至自动分析数据，帮助用户处理一些信息等。 除此之外，4G通信技术还有许多其他优点，只有真正到了4G时代，我们才能体会到它带来的各种便利与变化。 （四）4G通信技术的发展机遇及挑战 在信息化时代4G通信技术的发展面临着难得的机遇，首先科技的发展为4G的最终实现提供了强有力的技术支撑，在这过程中的技术难题都会得到解决；其次，人们对高效率的追求给4G通信技术的发展提供了动力，因为人们在工作中处理的信息量越来越大，急盼更高级的通信技术出现；再次，鉴于4G通信技术的战略前景非常广阔，发展潜力巨大，世界各国都投入巨资进行研发和推广，这为4G的实现提供了经济支持。 当然4G通信技术的发展也会面临着许多挑战，主要有4G系统核心技术还不完善、全球厂商标准化统一问题、系统基础设施更换的高额费用、配套软件研发的滞后等，都是制约4G通信技术发展的主要因素。 三、结语 本文对无线电技术的发展历程进行了回顾，介绍了无线电技术的应用情况。重点分析了4G通信技术的特点、优势，对4G通信技术发展的机遇和挑战进行了探讨。尽管无线电技术的发展面临各种困难，但无线电技术由低级步向高级是社会发展进步的必然趋势。 参考文献： 1于宗红.第三代移动通信技术.现代电子技术，2005，21：42-44 2周夕良.4G的发展与展望.山西电子技术，2006，第2期 3石 亮.第四代（4G）移动通信关键技术浅析.中国科技博览，2011，33：300