详解无线通信原理和LoRa扩频通信技术

当人类进入了无线通信时代，我们的生活发生了巨大的改变。无线通信具有一些天生优势，我们常说一个模拟信号代表的就是一个连续变化电磁波，一个数字信号就是代表一个电压脉冲序列，计算机局域共享则是典型的数字数据通过数字信号传输。通信信号最大的问题就是噪声，因为噪声会影响数字位，今天我们来了解一下它的具体原理。

1901年，古列尔默。马可尼把长波无线电信号从Cornwall（康沃尔，位于英国的西南部）跨过大西洋传送到3200公里之外的Newfoundland（加拿大的纽芬兰岛），至此人类进入了无线通信时代。100多年来，无线技术的发展为人类带来了无线电、电视、移动电话和通信卫星。近20年，最让人们深刻感受的是移动通信，手机几乎成为人们的一个器官，用它便捷接入Internet。

无线通信具有一些天生优势：投入成本低，扩展灵活性大，跨越空间阻碍。我们推测以下将成为未来的趋势：

l 市电供电的设备（电视机、音响等）采用诸如UWB之类的高速短距离无线，

l 电池供电的设备（能耗表计，自行车等）将会采用微功率无线，

l 手持设备（手机，平板电脑等）继续使用4G/5G的移动通信技术。

更大胆的推测是，随着生物识别技术、大容量储能和柔性屏幕材料突破，显示和通信将会无处不在，手机可以会消失，付款按指纹即可。

是时候，让我们一起揭开无线通信的神秘面纱，了解下原理，接触一个即将来临身边的微功率无线通信。

一、 无线通信原理

在通信系统中，我们需要弄清模拟和数字的关系：一个模拟信号就是一个连续变化的电磁波，一个数字信号是一个电压脉冲序列。看一个实例，下图选自经典教材《无线通信与网络（第二版）》，电话通信是典型的模拟数据（声波）通过模拟信号传输；家庭宽带拔号上网是典型的数字数据（计算机只能处理数字信号）通过模拟信号（由“猫”完成调制）传输，同时模拟信号也可以转换成数字信号（由“猫”完成解调）；计算机局域共享则是典型的数字数据通过数字信号传输。

通信信号的第一个“敌人”是噪声，如下图所示，噪声会影响数字位，足以将1变为0，或将0变为1。