科技發(fā)展給社會(huì)帶來(lái)翻天覆地的變化，當(dāng)前人類(lèi)社會(huì)正在經(jīng)歷全球性的科學(xué)技術(shù)革命。很多技術(shù)將在未來(lái)5-10年對(duì)社會(huì)產(chǎn)生重大影響，其中一些技術(shù)是全新的，也有一些技術(shù)已經(jīng)孕育成熟。本文中，我們將與讀者一起分享電磁波領(lǐng)域值得關(guān)注的技術(shù)與應(yīng)用，并對(duì)其進(jìn)行解讀。

LTE、LTE-advanced

隨著無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)和新空口技術(shù)的不斷引入，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的支持方面面臨挑戰(zhàn)，需要不斷演進(jìn)。作為下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)當(dāng)前主流的候選技術(shù)方案，LTE給業(yè)界留下了巨大的想象空間。

LTE技術(shù)使用了近20年來(lái)學(xué)術(shù)界積累的先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)，如OFDM、MIMO、自適應(yīng)技術(shù)等。LTE-Advanced（LTE-A）是LTE的演進(jìn)版本，其目的是為滿(mǎn)足未來(lái)幾年內(nèi)無(wú)線通信市場(chǎng)的更高需求和更多應(yīng)用，滿(mǎn)足和超過(guò)IMT-Advanced的需求，同時(shí)還保持對(duì)LTE較好的后向兼容性。LTE-A采用了載波聚合（CarrierAggregation）、上/下行多天線增強(qiáng)（Enhanced UL/DL MIMO）、多點(diǎn)協(xié)作傳輸（CoordinatedMulti-point Tx&Rx）、中繼（Relay）、異構(gòu)網(wǎng)干擾協(xié)調(diào)增強(qiáng)（Enhanced Inter-cellInterference Coordination for HeterogeneousNetwork）等關(guān)鍵技術(shù)，能大大提高無(wú)線通信系統(tǒng)的峰值數(shù)據(jù)速率、峰值譜效率、小區(qū)平均譜效率以及小區(qū)邊界用戶(hù)性能，同時(shí)也能提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，這使得LTE和LTE-A系統(tǒng)成為未來(lái)幾年內(nèi)無(wú)線通信發(fā)展的主流。

據(jù)GSA最新報(bào)告指出，全球已有29個(gè)國(guó)家的49張LTE網(wǎng)絡(luò)正式商用，已有48家制造商197款LTE用戶(hù)終端上市。有調(diào)查指出隨著LTE終端普及價(jià)位下跌，全球加入LTE服務(wù)的用戶(hù)2014～2015年將破1億，到2015年全球LTE手機(jī)銷(xiāo)量將超1.54億。

物聯(lián)網(wǎng)之M2M

近年來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，人們普遍認(rèn)為數(shù)量眾多的機(jī)器聯(lián)網(wǎng)將為通信產(chǎn)業(yè)帶來(lái)極大的發(fā)展機(jī)遇，并預(yù)測(cè)未來(lái)M2M市場(chǎng)將高速增長(zhǎng)。M2M是機(jī)器對(duì)機(jī)器（machine-to-machine）通信的簡(jiǎn)稱(chēng)。目前M2M重點(diǎn)在于機(jī)器對(duì)機(jī)器的無(wú)線通信，存在以下三種方式：機(jī)器對(duì)機(jī)器、機(jī)器對(duì)移動(dòng)電話（如用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)視）、移動(dòng)電話對(duì)機(jī)器（如用戶(hù)遠(yuǎn)程控制）。

預(yù)計(jì)未來(lái)用于人對(duì)人通信的終端可能僅占整個(gè)終端市場(chǎng)的1/3，而更大數(shù)量的通信是機(jī)器對(duì)機(jī)器（M2M）通信業(yè)務(wù)。事實(shí)上目前機(jī)器的數(shù)量至少是人類(lèi)數(shù)量的4倍，因此M2M具有巨大的市場(chǎng)潛力。M2M的潛在市場(chǎng)不僅限于通信業(yè)。由于M2M是無(wú)線通信和信息技術(shù)的整合，它可用于雙向通信，如遠(yuǎn)距離收集信息、設(shè)置參數(shù)和發(fā)送指令，因此M2M技術(shù)可有不同的應(yīng)用方案，如安全監(jiān)測(cè)、自動(dòng)售貨機(jī)、貨物跟蹤等。

在M2M中，GSM/GPRS/UMTS/LTE等是主要的遠(yuǎn)距離連接技術(shù)，其近距離連接技術(shù)主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，還有一些其他技術(shù)，如XML和Corba，以及基于GPS、無(wú)線終端和網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)技術(shù)。

預(yù)計(jì)到2016年，全球M2M連接數(shù)量將從2011年的1.1億次提升到3.65億次。這意味著到2016年全球這個(gè)市場(chǎng)使用量的年增長(zhǎng)率將達(dá)到27%，業(yè)務(wù)收入將達(dá)到350億美元。

小型/微型家庭基站

在信息時(shí)代的今天，用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的需求呈幾何級(jí)增長(zhǎng)。然而無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日趨成熟，趨于飽和的傳統(tǒng)宏基站面對(duì)這種局面已力不從心，面臨包括站址的選取，設(shè)備的采購(gòu)、安裝、調(diào)試和維護(hù)都要耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力、物力和時(shí)間等問(wèn)題。目前3G/LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中小型、微型基站設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用似乎正在成為一種趨勢(shì)。

家庭基站是安放在用戶(hù)家中或辦公室的一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)設(shè)備 AP（AccessPoint），業(yè)界也稱(chēng)之為Femtocell。家庭基站在功能上集成了NodeB 和RNC的功能（或分組域設(shè)備的功能）。它以用戶(hù)的寬帶接入（如DSL）為回程，具有自動(dòng)配置和優(yōu)化功能，因此不需要規(guī)劃，也沒(méi)有站址選取等問(wèn)題。它既是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的延伸，又是固定移動(dòng)融合的有效手段。

小型/微型家庭基站的關(guān)鍵技術(shù)包括干擾消除，移動(dòng)性管理如切換、SON(self organizingnetwork，自組織網(wǎng)絡(luò))、網(wǎng)絡(luò)管理等。LTE網(wǎng)絡(luò)的小型/微型基站技術(shù)還包括MIMO、OFDM技術(shù)。

全球電信與媒體市場(chǎng)調(diào)研公司Informa Telecoms &Media公布了一項(xiàng)小型基站市場(chǎng)地位報(bào)告，其中強(qiáng)調(diào)了小型基站部署的激增。該報(bào)告發(fā)現(xiàn)，小型基站有望從2012年的320萬(wàn)個(gè)激增至2016年的6240萬(wàn)個(gè)——增幅高達(dá)2000%（或20倍）——占全球基站總量的88%。該報(bào)告還強(qiáng)調(diào)了小型基站在2012年的關(guān)鍵進(jìn)展，其中包括一些新部署（如世界上第一個(gè)LTE家庭基站服務(wù)的推出）、若干重要收購(gòu)以及新產(chǎn)品的推出（將小型基站技術(shù)與Wi-Fi相結(jié)合）。

無(wú)線充電、無(wú)線電力傳輸

無(wú)線充電是2011年最激動(dòng)人心的前沿技術(shù)之一，它可讓所有手機(jī)不受電線的羈絆，人們也不用為忘帶充電器而煩惱，既方便實(shí)用又綠色節(jié)能。無(wú)線充電技術(shù)源于無(wú)線電力輸送技術(shù)，利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振，實(shí)現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。

隨著手機(jī)、移動(dòng)智能終端設(shè)備（如平板電腦、筆記本電腦、GPS導(dǎo)航等）、電動(dòng)汽車(chē)、醫(yī)療設(shè)備等對(duì)電量充滿(mǎn)“饑渴”的設(shè)備迅速興起，研發(fā)無(wú)線充電等突破性充電技術(shù)的需求日益
提高。綜合各方披露的信息，無(wú)線充電已經(jīng)解決了輻射、充電效率、設(shè)計(jì)等三大瓶頸，長(zhǎng)期綜合成本也在下降。

無(wú)線充電即將進(jìn)入快速發(fā)展期，是業(yè)界各方的共識(shí)。據(jù)透露，最先推出無(wú)線充電功能的中國(guó)手機(jī)可能是飛利浦，華為等廠商也正在進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)。此外，目前長(zhǎng)安、奇瑞、吉利等國(guó)產(chǎn)汽車(chē)品牌均已將Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電設(shè)備鑲嵌進(jìn)汽車(chē)，便于人們?cè)谛熊?chē)途中給手機(jī)充電。

5G WiFi（802.11ac）
千兆Wi-Fi 夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，第五代Wi-Fi簡(jiǎn)稱(chēng)5G WiFi采用新的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)，支持5GWiFi的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品預(yù)計(jì)將會(huì)在2012年第三季度面市。5G WiFi誕生后，能帶給我們更快速、更穩(wěn)定的上網(wǎng)體驗(yàn)。新IEEE 802.11ac是一個(gè)世界性的標(biāo)準(zhǔn)，提供至少是當(dāng)前IEEE 802.11n無(wú)線網(wǎng)絡(luò)三倍的傳輸速度，即使是最慢的IEEE 802.11ac也能達(dá)到和有線連接的外存儲(chǔ)設(shè)備上USB2.0一樣的速度。這意味著播放視頻流不再會(huì)卡，在家庭成員使用平板電腦或者移動(dòng)電話時(shí)，進(jìn)行下載也不會(huì)慢如蝸牛，更重要的是，由于IEEE802.11 ac標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和覆蓋范圍有效提高，現(xiàn)在房間中的“信號(hào)死點(diǎn)”也將能夠接收到無(wú)線信號(hào)。[!--empirenews.page--]

802.11ac技術(shù)被稱(chēng)為未來(lái)2年至4年內(nèi)最為重要的無(wú)線技術(shù)之一。

COMPASS 北斗

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是我國(guó)正在實(shí)施的自主發(fā)展、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由空間段、地面段和用戶(hù)段三部分組成，空間段包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地面段包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站，用戶(hù)段包括北斗用戶(hù)終端以及與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端。與美國(guó)GPS、俄羅斯格羅納斯、歐盟伽利略系統(tǒng)并稱(chēng)全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

2011年12月27日，國(guó)家正式宣布北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)試運(yùn)行啟動(dòng)，發(fā)布了空間信號(hào)接口
控制文件（ICD）標(biāo)志著我國(guó)自主衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，民用和商用市場(chǎng)
正式開(kāi)啟。進(jìn)入2012年多家芯片廠商推出北斗/GPS民用產(chǎn)業(yè)化SoC芯片，深圳更推出國(guó)內(nèi)
首批民用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航終端產(chǎn)品。

隨著北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用，到2015年，北斗系統(tǒng)在中國(guó)國(guó)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航市場(chǎng)將占據(jù)約15%的份額，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)500億元以上；在2020年將占據(jù)30%以上的份額。

太赫茲技術(shù)

太赫茲輻射是0.1~10THz的電磁輻射，從頻率上看，在無(wú)線電波和光波、毫米波和紅外線之間；從能量上看，在電子和光子之間。

太赫茲的獨(dú)特性能給通信（寬帶通信）、雷達(dá)、電子對(duì)抗、電磁武器、天文學(xué)、醫(yī)學(xué)成像（無(wú)標(biāo)記的基因檢查、細(xì)胞水平的成像）、無(wú)損檢測(cè)、安全檢查（生化物的檢查）等領(lǐng)域帶來(lái)了深遠(yuǎn)的影響。由于太赫茲的頻率很高，所以其空間分辨率也很高；又由于它的脈沖很短（皮秒量級(jí)）所以具有很高的時(shí)間分辨率。太赫茲成像技術(shù)和太赫茲波譜技術(shù)由此構(gòu)成了太赫茲應(yīng)用的兩個(gè)主要關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)，由于太赫茲能量很小，不會(huì)對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生破壞作用，所以與X射線相比更具有優(yōu)勢(shì)。另外，由于生物大分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的共振頻率均在太赫茲波段，因此太赫茲在糧食選種，優(yōu)良菌種的選擇等農(nóng)業(yè)和食品加工行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。太赫茲的應(yīng)用仍然在不斷的開(kāi)發(fā)研究當(dāng)中，其廣袤的科學(xué)前景為世界所公認(rèn)。

超材料

“超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。通過(guò)在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計(jì)，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。可廣泛用于軍事、無(wú)線通信、物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、汽車(chē)電子、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。

超材料具備控制電磁波行為的特點(diǎn)，已經(jīng)在無(wú)線通信領(lǐng)域取得突破。深圳光啟高等理工研究院研發(fā)的超材料已經(jīng)投產(chǎn)了射頻無(wú)線天線、車(chē)載電視天線、衛(wèi)星天線等多項(xiàng)產(chǎn)品。基于超材料技術(shù)的射頻天線只有一個(gè)郵票大小，可以取代路由器的4根天線。

目前中國(guó)的超材料研發(fā)水平處于世界最前端，完成了實(shí)用億級(jí)超材料的設(shè)計(jì)工作，代表了目前國(guó)際超材料設(shè)計(jì)領(lǐng)域的最高水平。光啟研究院已攜手華為、中興、邁瑞等11家單位，建立超材料研發(fā)基地，將帶動(dòng)千億產(chǎn)值規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群。在國(guó)家發(fā)改委和市政府的支持下，還將發(fā)起設(shè)立20億元規(guī)模的超材料產(chǎn)業(yè)基金，為產(chǎn)業(yè)超常規(guī)發(fā)展吹氣助燃。