无线电通信是将声音、文字、数据、图像等电信号调制在无线电波上,利用无线电磁波在空间和地面传输信息的通信方式。它与有线电通信相比,具有无需架设传输线路、通讯距离远、机动性好、建立迅速等特点,但传输质量不稳定,信号易受干扰或易被截获,易受自然因素影响,保密性较差。无线电通信的起源可追溯到1873年,J.C.麦克斯韦在《电学和磁学论》中从理论上证明了电磁过程在空间以光的速度传播,光的本质是电磁波,验证了电磁理论。1887年德国物理学家H.R.赫兹在实验中发现了电磁波,证实了麦克斯韦的理论。1895年,俄国物理学家A.C.波波夫和意大利物理学家G.马可尼成功进行了无线电通信试验,标志着无线电通信的诞生。
无线电通信的发明涉及众多科学家的贡献,而麦克斯韦、德福雷斯特、波波夫、特斯拉、马可尼、赫兹等人物在无线电通信发展中扮演了重要角色。麦克斯韦被英国人视为无线电的开创人;在美国,德福雷斯特被认为是无线电之父,因其发明三极管,而三极管是无线电通信器材的核心;在俄国,波波夫被承认是无线电通信的创始人;在克罗地亚和所有了解尼古拉·特斯拉的人中,特斯拉被视作无线电之父;在西方科学家中,马可尼被认为是无线电通信的发明人,因此获得诺贝尔物理奖;在德国,赫兹被认为是无线电的开创者,因为他最早证明了电磁波的存在,并以他的姓命名了电磁波的振动频率单位。
无线电通信利用无线电波的波动特性,实现自由、快捷、无障碍的信息交流与沟通。无线电波可反射、折射、绕射、散射传播,能够在地球表面、空间直线、大气层上空反射或穿透大气层到达宇宙空间。无线电通信使用频率波长分为12个频段,包括甚低频(VLF)、低频(LF)、中频(MF)、高频(HF)、甚高频(VHF)、特高频(UHF)、超高频(SHF)、极高频(EHF)、微波、毫米波、太赫兹波等。
无线电通信系统模型包括感知无线电技术,它能够自动检测周围环境,智能调整系统参数适应环境变化,减少对授权用户的干扰,多维度利用空闲频谱资源进行通信。感知无线电信道模型分为交织型信道模型和干扰型信道模型,融合了频谱空洞检测,形成了包含主用户信息的感知无线电双用户信道模型。该模型将主用户和感知用户之间的信道视为压缩信道,感知用户通过压缩信道获取主用户部分信息,不仅检测主用户的存在性,还能获得部分信息。理论分析和仿真验证了新模型的有效性,指出信道容量与感知用户传输自身信息的功率百分比和压缩率相关,功率百分比越大,压缩率越小,信道容量越大。在实际应用中,需要平衡这两个参数。
感知无线电信道模型包括主用户传输链路和感知用户传输链路,两者使用同一传输媒介,感知用户通过感知能力获取主用户信息。改进的双用户感知无线电信道模型将交织型信道模型和干扰型信道模型结合,引入开关概念,实现频谱空洞检测融合,形成包含主用户信息的感知无线电双用户信道模型。这种模型将主用户和感知用户之间的信道视为压缩信道,感知用户通过压缩信道获取主用户部分信息,实现信息的检测与获取。