射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用姓名劉建平專 業(yè)電子工藝與管理班 級(jí)2009級(jí)工管1班指導(dǎo)教師 劉炳展 二零一二年 03月 20日IV山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文任務(wù)書學(xué) 生 姓 名 劉建平指 導(dǎo) 教 師 劉炳展論文題目射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用論文工作內(nèi)容本文就射頻通信技術(shù)及數(shù)字通信系統(tǒng)的原理做了更深一部的了解，并詳細(xì)介紹它在藍(lán)牙、網(wǎng)絡(luò)、超寬帶等先進(jìn)技術(shù)中的應(yīng)用，最后說明射頻通信技術(shù)廣闊的發(fā)展前景。論文的主要技術(shù)指標(biāo)1 射頻通信技術(shù)結(jié)構(gòu)類型與特征2 RFID的工作原理及RFID系統(tǒng)的組成與分類3 射頻通信技術(shù)在數(shù)

2、字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用論文的基本要求通過對(duì)射頻通信電路的工作原理的描述，能簡單理解射頻通信技術(shù)結(jié)構(gòu)類型與特征。應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1. 盧侃,孫建華.混沌學(xué)傳奇M,上海,上海翻譯出版公司，1991:28-302. 史永良,安全通信協(xié)議的邏輯分析J,電信科學(xué),2007,23(7):79-81獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法

3、律后果由本人承擔(dān)。  作者簽名: 二一二年三月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二一二年三月二十日射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用摘 要射頻通信技術(shù)具有非常強(qiáng)大的傳輸調(diào)制信號(hào)的功能，即使在有干擾信號(hào)和阻斷信號(hào)的情況

4、下，該系統(tǒng)也可以做到以最高的質(zhì)量發(fā)送并且以最好的靈敏度接收調(diào)制信號(hào)。本文就射頻通信技術(shù)及數(shù)字通信系統(tǒng)的原理做了更深一部的了解，并詳細(xì)介紹它在藍(lán)牙、網(wǎng)絡(luò)、超寬帶等先進(jìn)技術(shù)中的應(yīng)用，最后說明射頻通信技術(shù)廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：射頻通信技術(shù)；數(shù)字通信系統(tǒng)；應(yīng)用A hyperchaos circuit was simulated in MATLAB simulationAbstract顯示拼音顯示拼音 The RF communication technology has a very strong function of the transmission of modulated signals,

5、even in the blocking of interference signals and signal case, the system also can send the highest quality to achieve the best sensitivity Jieshou Bingqie modulated signal . In this paper, RF communications technology and digital communication theory made a deeper understanding of, and details of it

6、s Bluetooth, networking, ultra- broadband and other advanced technology applications, radio- frequency communication technology last shows a bright future.Key words: RF communications technology; digital communication system; Application目 錄引言2第一章 射頻通信技術(shù)與數(shù)字通信系統(tǒng)31.1 射頻通信技術(shù)簡介31.1.1 射頻通信的由來31.1.2 射頻通信技術(shù)

7、結(jié)構(gòu)類型與特征41.1.3 射頻通信的廣泛應(yīng)用71.2 數(shù)字通信系統(tǒng)簡介8第二章 射頻通信技術(shù)的工作原理112.1 RFID的工作原理112.2 RFID系統(tǒng)的組成和分類13第三章 射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用163.1藍(lán)牙射頻技術(shù)163.2下一代WLAN射頻技術(shù)173.3網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的射頻管理183.4超寬帶(UWB)無線技術(shù)183.5射頻通信技術(shù)的發(fā)展前景19結(jié)論21謝詞22參考文獻(xiàn)23引 言射頻（簡稱RF）射頻就是射頻電流，它是一種高頻交流變化電磁波的簡稱。簡單的說就是無線通信。射頻技術(shù)在無線通信領(lǐng)域具有廣泛的、不可替代的作用。有線電視系統(tǒng)就是采用射頻傳輸方式的。 在電子學(xué)理論中，電

8、流流過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成磁場；交變電流通過導(dǎo)體，導(dǎo)體周圍會(huì)形成交變的電磁場，稱為電磁波。 在電磁波頻率低于100khz時(shí)，電磁波會(huì)被地表吸收，不能形成有效的傳輸，但電磁波頻率高于100khz時(shí)，電磁波可以在空氣中傳播，并經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成遠(yuǎn)距離傳輸能力，我們把具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波成為射頻，英文縮寫：RF 將電信息源（模擬或數(shù)字的）用高頻電流進(jìn)行調(diào)制（調(diào)幅或調(diào)頻），形成射頻信號(hào)，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；遠(yuǎn)距離將射頻信號(hào)接收后進(jìn)行反調(diào)制，還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。 無線傳輸發(fā)展了近二百年，形成了大量的用戶和產(chǎn)品群，但是，由于氣候的變化和地表障礙物的影響，不能傳輸完美

9、的信息。 近代人類發(fā)明了廉價(jià)的高頻傳輸線纜（射頻線），為了追求完美的信息傳輸質(zhì)量，兼顧原有的無線設(shè)備，無線方式有線傳輸開始流行。產(chǎn)生了射頻傳輸這一概念。 如果你的信息源經(jīng)過二次調(diào)制，用線纜傳輸?shù)綄?duì)端，對(duì)端用反調(diào)制將信息源還原后再應(yīng)用，不管頻率多低，也是射頻傳輸方式，如果沒有調(diào)制反調(diào)制過程，只是將信息源用線纜傳送到對(duì)端直接使用，不管頻率有多高，都是一般的有線傳輸方式。射頻通信技術(shù)一直作為許多無線技術(shù)強(qiáng)有力的應(yīng)用而存在。隨著EE802.l1b無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定成功， 射頻通信技術(shù)己擺脫了過去那種互不兼容的狀態(tài)，從而能為無法采用有線系統(tǒng)安裝領(lǐng)域提供了可靠的、移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)互連方案。但射頻技術(shù)在通信領(lǐng)域

10、的應(yīng)用，目前仍處于開拓狀態(tài)，應(yīng)用還不是很廣，但隨著射頻通信技術(shù)的成熟，未來市場需要巨大，前景廣闊。 第一章 射頻通信技術(shù)與數(shù)字通信系統(tǒng)1.1射頻通信技術(shù)簡介1.1.1射頻通信的由來射頻是無線電波，可以用來實(shí)現(xiàn)很多功能。例如語音傳遞，金屬加工、醫(yī)療、傳感檢測、雷達(dá)、太空探測、甚至可以直接用來做武器。  幾年來隨著RFID的發(fā)展，RF用作物品編碼識(shí)別（ID）的手段，用RF標(biāo)簽標(biāo)識(shí)物品，用讀寫器閱讀RF標(biāo)簽來得到標(biāo)識(shí)物品的ID信息。這種RFID技術(shù)被認(rèn)為是目前普遍使用著的條形碼的最佳替代者而倍受關(guān)注和青睞。由于技術(shù)上尚不成熟，商業(yè)模式上尚存疑念，并且成本、標(biāo)準(zhǔn)、對(duì)國際社會(huì)的認(rèn)同等原因，RF

11、在ID上的充分應(yīng)用尚有待時(shí)日。    但是，與RFID在苦斗的同時(shí)，RF的另一類應(yīng)用在證卡上的應(yīng)用卻得到長足的發(fā)展。從公共交通的支付手段到辦公人員的認(rèn)證，到處都采用了這項(xiàng)技術(shù)。  RFID是個(gè)非常時(shí)髦的關(guān)鍵詞，不論是在作為物品標(biāo)簽上的應(yīng)用，還是在作為證卡上的應(yīng)用，人們都津津樂道地稱為RFID。這樣稱呼是否準(zhǔn)確呢？  我們先來看一下手機(jī)，手機(jī)既用到了RF（無線電波），又用到了ID（手機(jī)號(hào)）。照理說是屬于RFID的應(yīng)用。但為什么不被稱作RFID呢？一是因?yàn)镮D并不是使用手機(jī)的目的，“通話”才是主要目的。二是因?yàn)槭謾C(jī)得到普遍認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)在RFID被高度重視之前，所以

12、沒有人注意到它是RFID的一項(xiàng)應(yīng)用。  相反，RF用在身份證、公交支付卡上的時(shí)期卻在RFID開始得到普遍認(rèn)識(shí)之后，所以人們樂于稱之為RFID。但是，證卡類應(yīng)用的目的并不在于對(duì)ID，而是在于一種信息上的交換，例如為了驗(yàn)明身份和自動(dòng)支付，直接得到持卡人的姓名或消費(fèi)信息等。這個(gè)過程實(shí)際上是一個(gè)通信的過程，因?yàn)檫@種通信的距離很小，所以又有“NFC”（近場通信）之稱。這是個(gè)很好的稱呼，它的出現(xiàn)為我們對(duì)RF在各種不同領(lǐng)域中的應(yīng)用清楚地提出了一個(gè)正確稱謂的問題。  同樣，利用RF標(biāo)簽得到編碼的應(yīng)用在原理上也是一種近距離通信。于是，不論RF是在標(biāo)簽上還是在證卡上的應(yīng)用都屬于射頻方式的近距離

13、通信。與之相比，盡管有些遠(yuǎn)距離的通信，例如移動(dòng)電話、電報(bào)同樣都是利用電波，但一般來說誰也不言及“射頻”的概念。反之，只要提到“射頻”的時(shí)候，人們往往想到的是RFID等近距離通信上的應(yīng)用。因此，我們利用射頻通信的概念來表述近距離的無線通信是非常自然和貼切的。  RFID運(yùn)作了數(shù)年之久，大學(xué)教育機(jī)構(gòu)中有些教師早就有愿望開設(shè)RFID的課程。但是RFID僅僅是一種技術(shù)，不具有學(xué)科性質(zhì)和深度。這大概是遲遲不能在大學(xué)中形成課程的原因之一。但是，通信應(yīng)該是一門學(xué)科，我們稱之為“通信學(xué)”，國內(nèi)外還有通信學(xué)會(huì)等。所以我們把上述近距離的通信歸納為“射頻通信學(xué)”是再自然不過了，甚至比“近距離通信學(xué)”來的更

14、準(zhǔn)確，因?yàn)樗入[含著近距離，又排除了“有線”通信方式等意義。我們對(duì)包括RFID、NFC等作如此的分類和命名，其意義遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止在定義上，而涉及的是一個(gè)學(xué)科的發(fā)展和一種群體技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。 1.1.2射頻通信技術(shù)結(jié)構(gòu)類型與特征傳輸方式一般來說，射頻系統(tǒng)具有非常強(qiáng)大的傳輸調(diào)制信號(hào)的功能，即使在有干擾信號(hào)和阻斷信號(hào)的情況下，該系統(tǒng)也可以做到以最高的質(zhì)量發(fā)送并且以最好的靈敏度接收調(diào)制信號(hào)。阻斷信號(hào)主要有兩種：帶內(nèi)阻斷信號(hào)和帶外阻斷信號(hào)。帶外阻斷信號(hào)是指分布在信號(hào)頻譜之外的無關(guān)信號(hào)，例如由其它無線傳輸技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)。帶內(nèi)阻斷信號(hào)則分布在我們感興趣的信號(hào)頻譜之內(nèi)，例如由相同的無線傳輸技術(shù)在其它終端

15、產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)。對(duì)于無線通信而言，要成功地實(shí)現(xiàn)射頻接收功能，必須要過濾掉這兩種阻斷信號(hào)。在整個(gè)射頻通信中，主要包含以下幾種頻率：傳輸頻率、接收頻率、中頻和基帶頻率?；鶐ьl率是用來調(diào)制數(shù)據(jù)的信號(hào)頻率。而真正的傳輸頻率則比基帶頻率高很多，一般的頻譜范圍是500MHz到38GHz，數(shù)據(jù)信號(hào)也是在此高頻下進(jìn)行傳輸?shù)?。圖1.1 基本超外差式接收示意框圖圖1.2 基本下變頻式接收示意框圖中頻多被用來作為傳輸/接受頻率和基帶頻率的過渡，而這種傳輸方式正是超外差架構(gòu)的特征，見圖1.1所示. 而RF通信體系中接收機(jī)的基本架構(gòu)是超外差接收機(jī)，其IF為中頻頻率，為輸入接收， f1為本振頻率，則IF=|fIN

16、7;f1|.超外差架構(gòu)形式有二，即常用的單級(jí)下變頻式(見圖1.2)和上變頻式，見圖1.1圖1.3 新型利用中頻和基帶智能調(diào)制/解調(diào)的超外差結(jié)構(gòu)中頻的存在使我們有機(jī)會(huì)在信號(hào)被混合到基帶并做數(shù)字處理之前將帶內(nèi)阻斷信號(hào)濾除。在該超外差結(jié)構(gòu)中從中頻到基帶的轉(zhuǎn)換過程需要以下3個(gè)器件：本機(jī)鎖相環(huán)、智能解調(diào)器(混頻器)和雙向ADC(模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器)。一般而言，帶外阻斷信號(hào)可以被天線自帶的濾波器過濾掉。而中頻的存在提供機(jī)會(huì)在信號(hào)被混合到基帶頻率并做數(shù)字處理之前將帶內(nèi)阻斷信號(hào)濾除。另一方面，在發(fā)送端，中頻常被用來濾除所有從基帶轉(zhuǎn)換到中頻這個(gè)過程中可能產(chǎn)生的偽數(shù)據(jù)和噪聲。1.2.2射頻通信的特征圖1.4 一種基

17、于中頻采樣一減少信號(hào)鏈路上的器件個(gè)數(shù)的超外差結(jié)構(gòu)與圖1.3超外差結(jié)構(gòu)不同， 圖1.4的超外差結(jié)構(gòu)方法是選擇在中頻對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，而不是在采樣前先將信號(hào)混合到基帶再采樣。如果選擇在中頻進(jìn)行采樣可減少信號(hào)鏈上的器件個(gè)數(shù)，那圖1.3中的3個(gè)器件可以用一個(gè)高性能的ADC來代替。這不僅可以降低信號(hào)鏈的復(fù)雜程度，還可以提高信號(hào)解調(diào)的質(zhì)量。但是，如果在下行基帶轉(zhuǎn)換器里應(yīng)用高質(zhì)量智能解調(diào)器，也能得到非常好的通信效果。如果能使本機(jī)鎖相環(huán)和射頻器件的漏電流足夠小，基帶的直流定調(diào)便可最小化?，F(xiàn)在，許多智能解調(diào)器都使用了直流失調(diào)補(bǔ)償環(huán)路來進(jìn)一步減小甚至最終消除直流失調(diào)。除此之外，解調(diào)器的相位分離功能可以做到非常準(zhǔn)確的

18、90度的相位分離，這將確保信號(hào)解調(diào)時(shí)，誤差向量的值不會(huì)變壞或者只是變壞一點(diǎn)。最后，如果在使用智能解調(diào)器的同時(shí)，使用一個(gè)具有低相位噪聲的鎖相環(huán)，將會(huì)確保基帶輸出信號(hào)的低噪聲，并且因此獲得一個(gè)好的位錯(cuò)誤率(BER)。因?yàn)锳DC要在越來越高的頻率下工作，所以中頻采樣結(jié)構(gòu)的功耗變得比圖1.3的超外差結(jié)構(gòu)越來越高，并因此而越來越昂貴，這是中頻采樣結(jié)構(gòu)的最主要的缺點(diǎn)。由于這個(gè)原因，基于中頻采樣的射頻結(jié)構(gòu)往往更適合那些在相對(duì)低頻或者中頻的應(yīng)用，畢竟這些頻段對(duì)成本的影響不大。不過隨著科技的發(fā)展，尤其是CMOS工藝的引進(jìn)，使得集成高性能的器件和電路的價(jià)格越來越低，在不遠(yuǎn)的將來，中頻采樣結(jié)構(gòu)將不再是一種昂貴的選擇

19、。1.1.3射頻通信的廣泛應(yīng)用作為一門學(xué)科，應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)去包容那些屬于該領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用技術(shù)，RFID作為射頻通信的一項(xiàng)技術(shù)，其重要作用不言而喻。但是RFID在實(shí)際應(yīng)用中不能“包醫(yī)百病”，在我們研究和進(jìn)行庫存管理的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)RFID可以輔助人們?cè)谌氤鰩斓臅r(shí)候自動(dòng)進(jìn)行記錄。但是僅憑RFID很難斷定貨物在倉庫中的位置。只有當(dāng)人們對(duì)所管理的物品的所在位置加以記錄和登記，這才能判斷物品的所在點(diǎn)。所以RFID僅僅是讀取物品信息的手段，在位置管理上起不到多大的作用。   ZigBee是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，通過一邊吱吱振動(dòng)翅膀，一邊爬行和扭動(dòng)身體來傳遞花粉源

20、的信息。ZigBee的特點(diǎn)是近距離、低技術(shù)復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。但是我們知道ZigBee已經(jīng)不像RFID那樣僅僅是一個(gè)點(diǎn)。而是由許多節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅有自己的位置，而且各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有明確的相互位置關(guān)系。如果使每個(gè)節(jié)點(diǎn)去標(biāo)識(shí)倉庫中的一件貨或一批貨，那么倉庫中所有貨品的數(shù)量和位置不就一目了然了嗎？這就像一隊(duì)傘兵跳傘前誰都不知道落地后自己與隊(duì)友的位置關(guān)系，但是當(dāng)每人都持有ZigBee裝置時(shí)，落地后大家的相互位置就一目了然。這說明了ZiBee可以發(fā)揮它對(duì)于RFID功能進(jìn)行補(bǔ)充的作用。 無線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Se

21、nsor Network）與ZigBee類似，也是由很多節(jié)點(diǎn)組成的無線通信網(wǎng)絡(luò)，不過在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上還配備有傳感器。可以檢測節(jié)點(diǎn)位置附近的溫度、濕度、壓力、震動(dòng)、聲音等物理量。利用WSN時(shí)不但可以知道各個(gè)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，而且可以隨時(shí)通過計(jì)算得知某個(gè)能夠被檢測到的對(duì)象物在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。例如一名狙擊手在某點(diǎn)開槍，通過聲波在各節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)可以斷定狙擊手的準(zhǔn)確位置。 Bluetooth無線技術(shù)是在兩個(gè)設(shè)備間進(jìn)行無線短距離通信的最簡單、最便捷的方法。它廣泛應(yīng)用于無線連接手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)、汽車、立體聲耳機(jī)、MP3播放器等多種設(shè)備。  Wi-Fi是WirelessFidelity的縮

22、寫，意義是無線保真。與藍(lán)牙類似，屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi的突出優(yōu)勢(shì)有： （1）無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有15米左右，而Wi-Fi的半徑則可達(dá)100米，辦公室自不用說，就是在整棟大樓中也可使用。 （2）雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？?，可以達(dá)到11mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。   綜上所述，射頻通信技術(shù)已經(jīng)活躍在日常生活、辦公環(huán)境以及生產(chǎn)的各項(xiàng)應(yīng)用中。這些應(yīng)用早已“無處不在”。1.2數(shù)字通信系統(tǒng)簡介數(shù)字通信系統(tǒng)是利用

23、數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)， 數(shù)字通信涉及的技術(shù)問題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復(fù)接、 同步以及加密等。下面對(duì)這些技術(shù)作簡要介紹。1) 信源編碼與譯碼信源編碼的作用之一是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。作用之二是，當(dāng)信息源給出的是模擬語音信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。2） 信道編碼與譯碼數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會(huì)引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），

24、組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。 3） 加密與解密在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全， 人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂， 即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來信息，叫解密。 4） 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處， 形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對(duì)相移鍵控PSK、相對(duì)（差分）相移鍵控DPSK。對(duì)這些信號(hào)可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)還原為

25、數(shù)字基帶信號(hào)。對(duì)高斯噪聲下的信號(hào)檢測，一般用相關(guān)器接收機(jī)或匹配濾波器實(shí)現(xiàn)。 5） 同步與數(shù)字復(fù)接 同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用基本原理把若干個(gè)低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號(hào)，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。 圖1.5是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型。如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)， 數(shù)字基帶信號(hào)無需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸，其模型中就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，應(yīng)該指出的是，模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字電話系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模

26、擬語音信號(hào)的例子。 圖1.5 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 當(dāng)然，數(shù)字信號(hào)也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線路傳輸，但這時(shí)必須使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性?？梢?，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘?hào)種類。 目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，數(shù)字通信的發(fā)展速度已明顯超過模擬通信，成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信技術(shù)越來越高的要求， 其特點(diǎn)是： （1） 抗干擾能力強(qiáng)。以二進(jìn)制為例，信號(hào)的取值只有兩個(gè)，這樣接收端只需判別兩種狀態(tài)。信號(hào)在傳輸過程中

27、受到噪聲的干擾，必然會(huì)發(fā)生波形畸變，接收端對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，以辨別是兩個(gè)狀態(tài)中的哪一個(gè)。只要噪聲的大小不足以影響判決的正確，就能正確接收。而模擬通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)，它要求接收機(jī)能夠高度保真地重現(xiàn)信號(hào)波形，如果模擬信號(hào)疊加上噪聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。此外，在遠(yuǎn)距離傳輸，如微波中繼通信時(shí)，各中繼站可利用數(shù)字通信特有的判決再生接收方式，對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行整形再生而消除噪聲積累。 （2） 差錯(cuò)可控。 可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低， 提高傳輸?shù)目煽啃浴?（3） 易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)。 （4） 易于集成化，

28、從而使通信設(shè)備微型化。 （5） 易于加密處理， 且保密強(qiáng)度高。 但是， 數(shù)字通信的許多優(yōu)點(diǎn)都是用比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶為代價(jià)而換取的。以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù) 2060kHz的帶寬，因此數(shù)字通信的頻帶利用率不高。另外，由于數(shù)字通信對(duì)同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、 窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字通信在今后的通信方式中必將逐步取代模擬通信而占主導(dǎo)地位。 第二章 射頻通信技術(shù)的工作原理2.1

29、 RFID的工作原理 RFID是射頻識(shí)別技術(shù)的英文(Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識(shí)別技術(shù)是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。 無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)已經(jīng)成為一個(gè)很熱門的話題。據(jù)業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，RFID技術(shù)市場將在未來五年內(nèi)在新的產(chǎn)品與服務(wù)上帶來30至100億美金的商機(jī)，隨之而來的還有服務(wù)器、資料儲(chǔ)存系統(tǒng)、資料庫程序、商業(yè)管理軟件、顧問服務(wù)，以及其他電腦基礎(chǔ)建設(shè)的龐大需求。 或許這些預(yù)測過于樂觀，但RFID將會(huì)成為未來的

30、一個(gè)巨大市場是毫無疑問的。許多高科技公司正在加緊開發(fā)RFID專用的軟件和硬件，這些公司包括英特爾、微軟、甲骨文、SAP和SUN，而最近全球最大的零售商沃爾瑪?shù)囊豁?xiàng)"要求其前100家供應(yīng)商在2005年1月之前向其配送中心發(fā)送貨盤和包裝箱時(shí)使用RFID技術(shù)，2006年1月前在單件商品中使用這項(xiàng)技術(shù)"的決議，把RFID再次推到了聚光燈下。因此可以說無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)正在成為全球熱門新科技。 工作原理：閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接

31、收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。     在耦合方式(電感-電磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、從射頻卡到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸方法(負(fù)載調(diào)制、反向散射、高次諧波)以及頻率范圍等方面，不同的非接觸傳輸方法有根本的區(qū)別，但所有的閱讀器在功能原理上，以及由此決定的設(shè)計(jì)構(gòu)造上都很相似，所有閱讀器均可簡化為高頻接口和控制單元兩個(gè)基本模塊。高頻接口包含發(fā)送器和接收器，其功能包括：產(chǎn)生高

32、頻發(fā)射功率以啟動(dòng)射頻卡并提供能量；對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，用于將數(shù)據(jù)傳送給射頻卡；接收并解調(diào)來自射頻卡的高頻信號(hào)。    閱讀器的控制單元的功能包括：與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與射頻卡的通信過程(主-從原則)；信號(hào)的編解碼。對(duì)一些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行反碰撞算法，對(duì)射頻卡與閱讀器間要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，以及進(jìn)行射頻卡和閱讀器間的身份驗(yàn)證等附加功能。  射頻識(shí)別系統(tǒng)的讀寫距離是一個(gè)很關(guān)鍵的參數(shù)。目前，長距離射頻識(shí)別系統(tǒng)的價(jià)格還很貴，因此尋找提高其讀寫距離的方法很重要。影響射頻卡讀寫距離的因素包括天線工作頻率、閱讀器的RF輸出功

33、率、閱讀器的接收靈敏度、射頻卡的功耗、天線及諧振電路的Q值、天線方向、閱讀器和射頻卡的耦合度，以及射頻卡本身獲得的能量及發(fā)送信息的能量等。標(biāo)簽進(jìn)入磁場后，如果接收到閱讀器發(fā)出的特殊射頻信號(hào)，就能憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息(即Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽)，或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)(即Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽)，閱讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。 RFID技術(shù)由Auto-ID中心開發(fā)，其應(yīng)用形式為標(biāo)記(tag)、卡和標(biāo)簽(label)設(shè)備。標(biāo)記設(shè)備由RFID芯片和天線組成，標(biāo)記類型分為三種：自動(dòng)式，半被動(dòng)式和被動(dòng)式

34、。現(xiàn)在市場上開發(fā)的基本上是被動(dòng)式RFID標(biāo)記，因?yàn)檫@類設(shè)備造價(jià)較低，且易于配置。 被動(dòng)標(biāo)記設(shè)備運(yùn)用無線電波進(jìn)行操作和通信，信號(hào)必須在識(shí)別器允許的范圍內(nèi)，通常是10英尺(約3米)。這類標(biāo)記適合于短距離信息識(shí)別，如一次性剃須刀或可移動(dòng)刀片包裝盒這類小商品。 RFID芯片可以是只讀的，也可是讀/寫方式，依據(jù)應(yīng)用需求決定。被動(dòng)式標(biāo)記設(shè)備采用E2PROM(電擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器)，便于運(yùn)用特定電子處理設(shè)備往上面寫數(shù)據(jù)。一般標(biāo)記設(shè)備在出廠時(shí)都設(shè)定為只讀方式。Auto-ID規(guī)范中還包含有死鎖命令，以在適當(dāng)情形下阻止跟蹤進(jìn)程。 Auto-ID中心開發(fā)的電子產(chǎn)品代碼(EPC)規(guī)范能識(shí)別目標(biāo)，以及所有與目標(biāo)相關(guān)的

35、數(shù)據(jù)。EPC系統(tǒng)運(yùn)用正確的數(shù)據(jù)庫鏈接到EPC碼，廠商和零售商能依據(jù)權(quán)限進(jìn)行查詢、管理和變更操作。 一旦標(biāo)記貼到產(chǎn)品或設(shè)備上，RFID識(shí)別器便能讀取存儲(chǔ)于標(biāo)記中的數(shù)據(jù)。Auto-ID計(jì)劃將EPC系統(tǒng)發(fā)展成為全球標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)主要包括：識(shí)別目標(biāo)的特定代碼(EPC)；定義數(shù)據(jù)的所有者(EPC管理器)；定義代碼及標(biāo)記的其余信息；定義貨物參數(shù)，如庫存單元號(hào)；將EPC代碼轉(zhuǎn)換為Internet地址(目標(biāo)命名服務(wù)ONS)；對(duì)目標(biāo)進(jìn)行描述(物理置標(biāo)語言PML)；聚集和處理RFID數(shù)據(jù)(專家軟件)；分配給每類目標(biāo)的特定號(hào)碼(串行號(hào))；用于互操作性的規(guī)范最小集(標(biāo)記及識(shí)別規(guī)范)，采用RFID技術(shù)最大的好處是可以對(duì)企

36、業(yè)的供應(yīng)鏈進(jìn)行透明管理，有效地降低成本。 2.2 RFID系統(tǒng)的組成和分類RFID系統(tǒng)的組成：射頻識(shí)別系統(tǒng)至少應(yīng)包括以下兩個(gè)部分，一是讀寫器，二是電子標(biāo)簽(或稱射頻卡、應(yīng)答器等，本文統(tǒng)稱為電子標(biāo)簽)。另外還應(yīng)包括天線，主機(jī)等。RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會(huì)有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來看，系統(tǒng)一般都由信號(hào)發(fā)射機(jī)、信號(hào)接收機(jī)、發(fā)射接收天線幾部分組成。下面分別加以說明： （1）信號(hào)發(fā)射機(jī) 在RFID 系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)射機(jī)為了不同的應(yīng)用目的，會(huì)以不同的形式存在，典型的形式是標(biāo)簽(TAG)。標(biāo)簽相當(dāng)于條碼技術(shù)中的條碼符號(hào)，用來存儲(chǔ)需要識(shí)別傳輸?shù)男畔?，?/p>

37、外，與條碼不同的是，標(biāo)簽必須能夠自動(dòng)或在外力的作用下，把存儲(chǔ)的信息主動(dòng)發(fā)射出去。 （2）信號(hào)接收機(jī) 在RFID系統(tǒng)中，信號(hào)接收機(jī)一般叫做閱讀器。根據(jù)支持的標(biāo)簽類型不同與完成的功能不同，閱讀器的復(fù)雜程度是顯著不同的。閱讀器基本的功能就是提供與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。另外，閱讀器還提供相當(dāng)復(fù)雜的信號(hào)狀態(tài)控制、奇偶錯(cuò)誤校驗(yàn)與更正功能等。標(biāo)簽中除了存儲(chǔ)需要傳輸?shù)男畔⑼?，還必須含有一定的附加信息，如錯(cuò)誤校驗(yàn)信息等。識(shí)別數(shù)據(jù)信息和附加信息按照一定的結(jié)構(gòu)編制在一起，并按照特定的順序向外發(fā)送。閱讀器通過接收到的附加信息來控制數(shù)據(jù)流的發(fā)送。一旦到達(dá)閱讀器的信息被正確的接收和譯解后，閱讀器通過特定的算法決定是否需

38、要發(fā)射機(jī)對(duì)發(fā)送的信號(hào)重發(fā)一次，或者知道發(fā)射器停止發(fā)信號(hào)，這就是"命令響應(yīng)協(xié)議"。使用這種協(xié)議，即便在很短的時(shí)間、很小的空間閱讀多個(gè)標(biāo)簽，也可以有效地防止"欺騙問題"的產(chǎn)生。 （3）編程器 只有可讀可寫標(biāo)簽系統(tǒng)才需要編程器。編程器是向標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)的裝置。編程器寫入數(shù)據(jù)一般來說是離線(OFF-LINE)完成的，也就是預(yù)先在標(biāo)簽中寫入數(shù)據(jù)，等到開始應(yīng)用時(shí)直接把標(biāo)簽黏附在被標(biāo)識(shí)項(xiàng)目上。也有一些RFID應(yīng)用系統(tǒng)，寫數(shù)據(jù)是在線(ON-LINE)完成的，尤其是在生產(chǎn)環(huán)境中作為交互式便攜數(shù)據(jù)文件來處理時(shí)。 （4）天線 天線是標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)射、接收裝置。在實(shí)

39、際應(yīng)用中，除了系統(tǒng)功率，天線的形狀和相對(duì)位置也會(huì)影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，需要專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)的天線進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝。 RFID系統(tǒng)的分類：根據(jù)RFID系統(tǒng)完成的功能不同，可以粗略地把RFID系統(tǒng)分成四種類型：EAS系統(tǒng)、便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)。 （1）EAS技術(shù) ELECTRONIC ARTICLE SURVEILLANCE(EAS)是一種設(shè)置在需要控制物品出入的門口的RFID技術(shù)。這種技術(shù)的典型應(yīng)用場合是商店、圖書館、數(shù)據(jù)中心等地方，當(dāng)未被授權(quán)的人從這些地方非法取走物品時(shí)，EAS系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。在應(yīng)用EAS技術(shù)時(shí)，首先在物品上粘付EAS標(biāo)簽，當(dāng)物品被正常購買或者合法移出時(shí)，在結(jié)算處

40、通過一定的裝置使EAS標(biāo)簽失活，物品就可以取走。物品經(jīng)過裝有EAS系統(tǒng)的門口時(shí)，EAS裝置能自動(dòng)檢測標(biāo)簽的活動(dòng)性，發(fā)現(xiàn)活動(dòng)性標(biāo)簽EAS系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告。EAS技術(shù)的應(yīng)用可以有效防止物品的被盜，不管是大件的商品，還是很小的物品。應(yīng)用EAS技術(shù)，物品不用再鎖在玻璃櫥柜里，可以讓顧客自由地觀看、檢查商品，這在自選日益流行的今天有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。典型的EAS系統(tǒng)一般由三部分組成，1)附著在商品上的電子標(biāo)簽，電子傳感器；2)電子標(biāo)簽滅活裝置，以便授權(quán)商品能正常出入；3)監(jiān)視器，在出口造成一定區(qū)域的監(jiān)視空間。 EAS系統(tǒng)的工作原理是：在監(jiān)視區(qū)，發(fā)射器以一定的頻率向接收器發(fā)射信號(hào)。發(fā)射器與接受器一般安裝

41、在零售店、圖書館的出入口，形成一定的監(jiān)視空間。當(dāng)具有特殊特征的標(biāo)簽進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，會(huì)對(duì)發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)產(chǎn)生干擾，這種干擾信號(hào)也會(huì)被接收器接收，再經(jīng)過微處理器的分析判斷，就會(huì)控制警報(bào)器的鳴響。根據(jù)發(fā)射器所發(fā)出的信號(hào)不同以及標(biāo)簽對(duì)信號(hào)干擾原理不同，EAS可以分成許多種類型。關(guān)于EAS技術(shù)最新的研究方向是標(biāo)簽的制作，人們正在討論EAS標(biāo)簽?zāi)懿荒芟髼l碼一樣，在產(chǎn)品的制作或包裝過程中加進(jìn)產(chǎn)品，成為產(chǎn)品的一部分。 （2）便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是使用帶有RFID閱讀器的手持式數(shù)據(jù)采集器采集RFID標(biāo)簽上的數(shù)據(jù)。這種系統(tǒng)具有比較大的靈活性，適用于不宜安裝固定式RFID系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。手持式閱讀器

42、(數(shù)據(jù)輸入終端)可以在讀取數(shù)據(jù)的同時(shí)，通過無線電波數(shù)據(jù)傳輸方式(RFDC)實(shí)時(shí)地向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，也可以暫時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在閱讀器中，在一批一批地向主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。 （3）物流控制系統(tǒng) 在物流控制系統(tǒng)中，固定布置的RFID閱讀器分散布置在給定的區(qū)域，并且閱讀器直接與數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)相連，信號(hào)發(fā)射機(jī)是移動(dòng)的，一般安裝在移動(dòng)的物體、人上面。當(dāng)物體、人流經(jīng)閱讀器時(shí)，閱讀器會(huì)自動(dòng)掃描標(biāo)簽上的信息并把數(shù)據(jù)信息輸入數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)存儲(chǔ)、分析、處理，達(dá)到控制物流的目的。 （4）定位系統(tǒng) 定位系統(tǒng)用于自動(dòng)化加工系統(tǒng)中的定位以及對(duì)車輛、輪船等進(jìn)行運(yùn)行定位支持。閱讀器放置在移動(dòng)的車輛、輪船上或者自動(dòng)化流水

43、線中移動(dòng)的物料、半成品、成品上，信號(hào)發(fā)射機(jī)嵌入到操作環(huán)境的地表下面。信號(hào)發(fā)射機(jī)上存儲(chǔ)有位置識(shí)別信息，閱讀器一般通過無線的方式或者有線的方式連接到主信息管理系統(tǒng)。 總之，一套完整的RFID系統(tǒng)解決方案包括標(biāo)簽設(shè)計(jì)及制作工藝、天線設(shè)計(jì)、系統(tǒng)中間件研發(fā)、系統(tǒng)可靠性研究、讀卡器設(shè)計(jì)和示范應(yīng)用演示六部分?？梢詮V泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理和身份認(rèn)證等多個(gè)領(lǐng)域，而在倉儲(chǔ)物流管理、生產(chǎn)過程制造管理、智能交通、網(wǎng)絡(luò)家電控制等方面更是引起了眾多廠商的關(guān)注。 第三章 射頻通信技術(shù)在數(shù)字通信系統(tǒng)中的應(yīng)用3.1 藍(lán)牙射頻技術(shù) 藍(lán)牙無線技術(shù)采用的是一種擴(kuò)展窄帶信號(hào)頻譜的數(shù)字編碼技術(shù)，通過編碼運(yùn)算增加

44、了發(fā)送比特的數(shù)量，擴(kuò)大了使用的帶寬。藍(lán)牙使用跳頻方式來擴(kuò)展頻譜。跳頻擴(kuò)頻使得帶寬上信號(hào)的功率譜密度降低，從而大大提高了系統(tǒng)抗電磁干擾、抗串話干擾的能力，使得藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸更加可靠。 在頻帶和信道分配方面，藍(lán)牙系統(tǒng)一般工作在2.4GHz的ISM頻段。起始頻率為2.402GHz，終止頻率為2.480GHz，還在低端設(shè)置了2MHz的保護(hù)頻段，高端設(shè)置了3.5MHz的保護(hù)頻段。共享一個(gè)公共信道的所有藍(lán)牙單元形成一個(gè)微網(wǎng)，每個(gè)微網(wǎng)最多可以有8個(gè)藍(lán)牙單元。在微網(wǎng)中，同一信道的各單元的時(shí)鐘和跳頻均保持同步。藍(lán)牙具有以下的射頻收發(fā)特性。藍(lán)牙采用時(shí)分雙工傳輸方案，使用一個(gè)天線利用不同的時(shí)間間隔發(fā)送和接收信號(hào)

45、，且在發(fā)送和接收信息中通過不斷改變傳輸方向來共用一個(gè)信道，實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸；藍(lán)牙發(fā)射功率可分為3個(gè)級(jí)別：100mW、2.5mW和1mW。一般采用的發(fā)送功率為1mW，無線通信距離為10m，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Mb/s。若采用新的藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送功率為100mW，可使藍(lán)牙的通信距離達(dá)100m，數(shù)據(jù)傳輸速率也達(dá)到10Mb/s。除此之外，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)收發(fā)過程的寄生輻射、射頻容限、干擾和帶外抑制等做了詳盡的規(guī)定，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。藍(lán)牙無線設(shè)備實(shí)現(xiàn)串行通信是通過無線射頻鏈接，利用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙模塊主要由無線收發(fā)單元、鏈路控制單元和鏈路管理及主機(jī)I/O這3個(gè)單元組成。就藍(lán)牙射頻模塊來說，為了在提高收發(fā)

46、性能的同時(shí)減小器件的體積和成本，各公司都采用了自己特有的一些技術(shù)，從而使藍(lán)牙射頻模塊的結(jié)構(gòu)都不盡相同。但就其基本原理來說，藍(lán)牙射頻模塊一般由接收模塊、發(fā)送模塊和合成器這三個(gè)模塊組成。 其中，合成器是收發(fā)模塊中最關(guān)鍵的部分。合成器在頻道選擇和接收模式時(shí)采用鎖相環(huán)技術(shù)。在接收模式下，鎖相環(huán)路閉合，用于提供接收模塊解調(diào)信號(hào)所需穩(wěn)定的本振。在發(fā)送模式下，鎖相環(huán)路開路，調(diào)制信號(hào)直接加載到VCO上對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。此時(shí)載波頻率由環(huán)路濾波器輸出電壓保持。通常合成器的工作頻率僅為發(fā)射頻率的一半，以減少與射頻放大器的耦合。 3.2 下一代WLAN射頻技術(shù) 第一代的WLAN解決方案對(duì)于用戶密度變化的反應(yīng)能力非常有限

47、，并且不能有效的優(yōu)化帶寬資源。隨著WLAN負(fù)載的增加，現(xiàn)存的產(chǎn)品通常無法判斷臨近的接入點(diǎn)的負(fù)載和用戶量是否相近，也無法判斷是否有必要和臨近的接入點(diǎn)分擔(dān)負(fù)載。用戶負(fù)載均衡要求使用更為集中的軟件控制，通過這個(gè)軟件來實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)級(jí)的網(wǎng)絡(luò)效率的評(píng)估，從而優(yōu)化用戶和接入點(diǎn)的比例。 下一代的系統(tǒng)將充分利用整個(gè)軟件框架來實(shí)現(xiàn)接入點(diǎn)的失效探測并且將根據(jù)附近接入點(diǎn)的工作情況來自動(dòng)調(diào)整。通過控制每個(gè)接入點(diǎn)的輸出傳輸功率和操作頻率，系統(tǒng)可以允許特定的接入點(diǎn)通過增加功率或者改變信道的方式來填補(bǔ)可能出現(xiàn)的沒有覆蓋到的漏洞，或者減輕接入點(diǎn)間的相互干擾，從而增加網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。更進(jìn)一步的是，如果某個(gè)接入點(diǎn)失效，系統(tǒng)可以指導(dǎo)特

48、定的接入點(diǎn)分擔(dān)一定的客戶端以優(yōu)化通信路由和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。最后，接入點(diǎn)通過這種方式可以知道在他們周圍發(fā)生了什么事情，并且可以探測范圍內(nèi)的漏洞。由于無法預(yù)測RF覆蓋模式，系統(tǒng)的可用性在很大程度上可能會(huì)受到一些表面上看起來無害行為的影響，例如電梯的移動(dòng)都會(huì)影響系統(tǒng)的可用性。雖然很多企業(yè)會(huì)回避那些過于自適應(yīng)的系統(tǒng)，但是通過增加輸出功率的辦法可以使得系統(tǒng)能夠探測范圍內(nèi)的漏洞并對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，另外還可以帶來其他的益處例如增加網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行時(shí)間。 在考慮無線網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性時(shí)，對(duì)RF域有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)也是非常有益處的。下一代的接入點(diǎn)將有能力提供雙頻連接，包括對(duì)802.11b，802.11g，以及802.11a。對(duì)于有

49、限可用的頻譜如2.4GHz和5GHz頻率，任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的目的都應(yīng)該是優(yōu)化可用信道的使用，為每個(gè)客戶端提供最大數(shù)量的帶寬。 在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的安全體系中，RF媒介扮演了一個(gè)截然不同的角色。雖然物理層并不負(fù)責(zé)設(shè)備和用戶的認(rèn)證，也不負(fù)責(zé)對(duì)空中傳播的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密，但是，對(duì)于那些未授權(quán)的接入點(diǎn)或者可疑的客戶端設(shè)備行為，它可以提供重要的數(shù)據(jù)。雖然在市場上有很多種探測器解決方案，但是大多數(shù)產(chǎn)品的配置方案都是覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而不是將其集成到一個(gè)單一的系統(tǒng)中。無線接入點(diǎn)應(yīng)該能夠以探測模式操作，從而可以判斷其它的無線組件的配置是否正確。他們應(yīng)該還可以報(bào)告哪些接入點(diǎn)或者客戶端設(shè)備還沒有得到ITO的批準(zhǔn)。理想的情況是，

50、這種無線探測的RF實(shí)現(xiàn)方法應(yīng)該可以通過有線的實(shí)現(xiàn)方法來進(jìn)行補(bǔ)充，并且有相應(yīng)的能力將在無線網(wǎng)絡(luò)中探測的可疑行為和在有線環(huán)境中收集到的信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)。通過這種相關(guān)能力，系統(tǒng)可以判斷這種可疑的接入點(diǎn)是屬于某個(gè)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)還是只是鄰近企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施的一部分。另外，通過連續(xù)不斷的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)行為，系統(tǒng)可以執(zhí)行入侵檢測和防止入侵的功能，并且可以報(bào)告哪些是具有欺騙性質(zhì)的接入點(diǎn)、哪些是Ad hoc網(wǎng)絡(luò)、哪些是拒絕服務(wù)攻擊以及中間人攻擊等。 3.3 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中的射頻管理 在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的時(shí)候，我們必須保證在傳輸能量的同時(shí)沒有形成疊加，這對(duì)每個(gè)使用同一頻率的CDMA系統(tǒng)的小區(qū)來講尤其重要。 射頻管理就是保證射頻能量在不造成

51、任何污染的情況下進(jìn)行傳播讓能量到需要它的地方去，遠(yuǎn)離不需要它的地方。因此，抑制天線旁瓣和后瓣并且通過調(diào)校電傾角來調(diào)整天線覆蓋范圍是相當(dāng)重要的。小區(qū)越小時(shí)，其重要性越為突出。有關(guān)研究顯示干擾影響大小與天線上波瓣的抑制度有關(guān)。在尋求降低干擾水平時(shí)，盡可能地對(duì)天線上波瓣進(jìn)行抑制。過去，上波瓣的抑制度通常在12dB以內(nèi)，而如今的目標(biāo)抑制度已達(dá)到了18-20dB。RFS的Optimizer系列天線更在整個(gè)傾角范圍內(nèi)取得了高于20dB的抑制度。旁瓣相對(duì)于主瓣越小，天線抵御同頻干擾的能力就越強(qiáng)。如果引起干擾的不是第一上波瓣，則可能是第二上波瓣，因此每個(gè)不需要的信號(hào)都必須盡量小。電傾角調(diào)校功能是現(xiàn)代成熟網(wǎng)絡(luò)的

52、小區(qū)規(guī)劃和管理的一大優(yōu)勢(shì)。以機(jī)械方式對(duì)天線波束進(jìn)行傾角調(diào)校雖然易于操作，但對(duì)雜散旁瓣的輻射收效甚微，甚至?xí)黾觼碜杂诤蟀甑母蓴_。而電傾角調(diào)校技術(shù)能將所有的主瓣、后瓣和旁瓣傾斜至同一角度，也就是說，電傾角調(diào)校技術(shù)可在不同傾角角度對(duì)旁瓣進(jìn)行輻射管理，以加強(qiáng)對(duì)干擾的控制。 遠(yuǎn)程天線傾角控制技術(shù)主要是指從天線塔頂以外的其它地點(diǎn)對(duì)天線傾角進(jìn)行控制的能力。遠(yuǎn)程傾角控制有許多優(yōu)點(diǎn)：無需租用設(shè)備登臨天線塔的費(fèi)用；避免了對(duì)在同一地點(diǎn)擁有基站的其它運(yùn)營商的影響等。它能夠幫助運(yùn)營商全天動(dòng)態(tài)地根據(jù)業(yè)務(wù)流量模式的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，是多功能高性能天線的另一個(gè)基本特性。 3.4 超寬帶(UWB)無線技術(shù) 超寬帶(UWB)

53、是一種無線射頻技術(shù)，支持家電、電腦外設(shè)和移動(dòng)設(shè)備在短距離內(nèi)高速傳輸數(shù)據(jù)，且功耗非常低。該技術(shù)是無線傳輸高品質(zhì)多媒體內(nèi)容的理想選擇。UWB技術(shù)使用寬帶無線頻譜在短距離(如在家中或小型辦公室中)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，與傳統(tǒng)無線技術(shù)相比，它能夠在特定時(shí)段通過無線方式傳輸更多的數(shù)據(jù)。這一特性與低功耗脈沖數(shù)據(jù)交付(pulsed data delivery)功能相結(jié)合，加快了數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)也不會(huì)受到現(xiàn)有其它無線技術(shù)(如Wi-Fi、WiMAX和蜂窩廣域通信)的干擾。 沖激無線電(Impulse Radio，IR)是最有希望的超寬帶技術(shù)之一。IR信號(hào)由極窄的脈沖串組成，這些脈沖在時(shí)間上偽隨機(jī)出現(xiàn)。偽隨機(jī)性依靠跳時(shí)碼

54、實(shí)現(xiàn)，跳時(shí)碼的作用是讓發(fā)射信號(hào)隨機(jī)化，有利于用戶分隔和譜成形，以避免竊聽。信號(hào)的調(diào)制方式可以用脈沖幅度調(diào)制(PAM)或脈沖位置調(diào)制(PPM)。為了確保低成本的超寬帶設(shè)備，所有脈沖都具有同一波形。與現(xiàn)有的無線通信技術(shù)相比，UWB無線通信技術(shù)所使用的通信載波是連續(xù)的電波，形象地說，這種電波就像是一個(gè)人拿著水管澆灌草坪時(shí)，水管中的水隨著人手的上下移動(dòng)形成的連續(xù)的水流波動(dòng)。幾乎所有的無線通信包括移動(dòng)電話、無線局域網(wǎng)的通信都是這樣的：用某種調(diào)制方式將信號(hào)加載在連續(xù)的電波上。與此相比，UWB無線通信技術(shù)就像是一個(gè)人用旋轉(zhuǎn)的噴灑器來澆灌草坪一樣，它可以噴射出更多、更快的短促水流脈沖。UWB產(chǎn)品在工作時(shí)可以發(fā)

55、送出大量的非常短、非?？斓哪芰棵}沖。這些脈沖都是經(jīng)過精確計(jì)時(shí)的，每個(gè)只有幾個(gè)毫微秒長，脈沖可以覆蓋非常廣泛的區(qū)域。 超寬帶技術(shù)帶來一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即電路更簡單，尤其是在接收端，因?yàn)椴恍枰镜厣奢d波，也不必提供多級(jí)混合電路、成形濾波等。但是，使用載波擴(kuò)頻所帶來的優(yōu)點(diǎn)勝過超寬帶技術(shù)。超寬帶本身是一類基帶信號(hào)(雖然其頻譜范圍達(dá)到數(shù)GHz)。在這種情況下，頻譜的近直流和中遠(yuǎn)部分的傳播特性具有不同的特點(diǎn)，使得這項(xiàng)技術(shù)局限于短距離通信。對(duì)于長距離通信而言，特別是中繼，擴(kuò)頻技術(shù)更合適一些。3.5 射頻通信技術(shù)的發(fā)展前景近年來，我們開始研究各種射頻通信技術(shù)和他們之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)每一項(xiàng)技術(shù)都蘊(yùn)藏著無限商機(jī)。加之各種

56、射頻通信之間的邊緣地帶還有更多的商機(jī)有待我們?nèi)ネ诰颉Ｔ趪?，上述很多射頻通信技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，有的甚至得到很廣泛的應(yīng)用，而我們還沒有對(duì)它們充分認(rèn)識(shí)。有些技術(shù)源于國外，但一旦在中國應(yīng)用起來，會(huì)產(chǎn)生出無與倫比的市場優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。例如，有數(shù)據(jù)表明，日本每年銷售的RF標(biāo)簽為6，000萬枚。而中國目前擁有的市場需求量已經(jīng)數(shù)倍于這個(gè)數(shù)字。所以，抓住商機(jī)，對(duì)于射頻通信的發(fā)展來說至關(guān)重要     我們注意到各級(jí)政府已經(jīng)十分重視RFID等射頻通信并給予特別的支持，這對(duì)于推動(dòng)射頻通信起著重要作用。不要企圖使用行政的力量去排斥像EPC等技術(shù)，這是近年來某些人在執(zhí)政當(dāng)中

57、的重大失誤，其影響很深，至今仍沒有被“解禁”。甚至使得很多企業(yè)至今在推廣此項(xiàng)技術(shù)面前仍望而卻步，生怕政策的變化將使企業(yè)蒙受重大損失。  射頻通信與其它技術(shù)一樣，應(yīng)該利用市場機(jī)制求得發(fā)展。政府的作用主要表現(xiàn)在政策導(dǎo)向和調(diào)節(jié)上，而不是政府的大規(guī)模資助。目前全國各地圍繞著RFID所成立的協(xié)會(huì)、聯(lián)盟如雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，體現(xiàn)著地方政府和民企的積極性。有組織、有目的地采取一些自發(fā)、自助的行動(dòng)是對(duì)RFID的極大推動(dòng)，但是目前對(duì)于RFID以外的射頻通信的了解和重視尚不充分，我們還要大力加強(qiáng)普及教育，使人們?cè)谌嬲J(rèn)識(shí)各種技術(shù)的同時(shí)，使這種技術(shù)得到充分的相互融合與滲透，形成射頻通信整體的產(chǎn)業(yè)化，而不是單純地去發(fā)展其中RFID或NFC單項(xiàng)技術(shù)。 現(xiàn)在是吹響射頻通信的