對(duì)無線通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和分析

...wd......wd......wd...對(duì)無線通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)引言：從播送電視、收音機(jī)到移動(dòng)，從射頻識(shí)別到遙控器、雷達(dá)等，無線通信這一應(yīng)用已深入到人們生活和工作的各個(gè)方面。隨著全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷開展，各種無線電技術(shù)在社會(huì)的各行業(yè)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。1.通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)主要借助電磁波在自由空間的傳播或在導(dǎo)引媒體中的傳輸機(jī)理來實(shí)現(xiàn)，前者稱為無線通信系統(tǒng)，后者稱為有線通信系統(tǒng)。1.1原理通信原理主要就是解決數(shù)據(jù)的收發(fā)以及傳輸，具體如下：〔1〕信源編碼：減少碼元數(shù)目和碼元速率以及模擬信號(hào)的數(shù)字化〔2〕數(shù)字調(diào)制：模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后，我們稱之為數(shù)字基帶信號(hào)，大多數(shù)情況下，數(shù)字基帶信號(hào)并不適合在信道中傳輸，這時(shí)就需要進(jìn)展數(shù)字調(diào)制，如ASK,FSK,PSK等，以適應(yīng)信道的傳輸〔3〕模擬調(diào)制：如果在數(shù)字系統(tǒng)中就不需要進(jìn)展模擬調(diào)制，當(dāng)在模擬系統(tǒng)中傳輸時(shí)就需要進(jìn)展模擬調(diào)制，如AM,FM,PM等〔4〕信道編碼：信道編碼是為了使數(shù)字信息在信道傳輸時(shí)能夠具有更好的抗干擾能力〔5〕模擬解調(diào)：解調(diào)出數(shù)字調(diào)制信號(hào)〔6〕數(shù)字解調(diào)：也就是譯碼。這個(gè)過程比擬復(fù)雜，需要進(jìn)展載波同步和位同步，以及抽樣判決1.2通信系統(tǒng)構(gòu)成通信系統(tǒng)一般由信息源、信宿〔受信者〕、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和傳輸媒介等組成。如圖1-1圖1-1圖1-1通信系統(tǒng)構(gòu)成圖2.無線通信系統(tǒng)介紹2.1定義無線通信是利用電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播的特性進(jìn)展信息交換的一種通信方式。包括：短波通信、超短波通信、微波通信、紅外通信，以及移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等。2.2開展史無線通信先驅(qū)：克拉克于1945年在“無線世界〞中發(fā)表文章建議利用靜止衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)世界范圍的無線電覆蓋。從此，衛(wèi)星通信成為世界通系統(tǒng)的非常重要的組成局部。巴登于1947年在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造晶體管。莫爾斯是電磁紀(jì)錄電報(bào)的創(chuàng)造者，是點(diǎn)劃電報(bào)碼的開發(fā)者。貝爾在29歲時(shí)創(chuàng)造了，他在電信和航空方面有許多創(chuàng)造。馬克尼在1924年創(chuàng)造了能提供世界范圍通信業(yè)務(wù)的天波傳輸。波波夫通過試驗(yàn)證明發(fā)送無線電報(bào)，必須借助電磁發(fā)射。斯戳格在1889年他創(chuàng)造了自動(dòng)交換機(jī)?？紕诹_夫指導(dǎo)蘇聯(lián)火箭設(shè)計(jì)，在1957年10月4日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。赫茲1887年驗(yàn)證了電磁波的存在。證明了麥克斯威爾的電磁場(chǎng)的理論。伏特發(fā)現(xiàn)第一個(gè)電荷，是開發(fā)通信用電池的先驅(qū)。特斯拉研究交流電和高頻無線電波，創(chuàng)造了兩個(gè)電路間感應(yīng)耦合系統(tǒng)。波特用終生來開發(fā)一種快速印字電報(bào)。李·德·福利特1906年在夫萊名的二極管上又加上一個(gè)電極，他的三級(jí)管改善了接收并可以進(jìn)展放大。2.3特點(diǎn)1.本錢價(jià)廉有線通信方式的建設(shè)必須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線數(shù)傳電臺(tái)建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設(shè)電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個(gè)終端連接無線數(shù)傳電臺(tái)和架設(shè)適當(dāng)高度的天線就可以了。相比之下用無線數(shù)傳模塊建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當(dāng)節(jié)省的。當(dāng)然在一些近距離的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)中，無線的通訊方式并不比有線的方式本錢低，但是有時(shí)候?qū)嶋H的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境難以布線，客戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的需要還是會(huì)選用無線的方式來實(shí)現(xiàn)通訊。2.建設(shè)工程周期短當(dāng)要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠(yuǎn)程站點(diǎn)相互連接通訊的時(shí)候，采用有線的方式，必須架設(shè)長(zhǎng)距離的電纜或者挖掘漫長(zhǎng)的電纜溝，這個(gè)工程周期可能就需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間，而用數(shù)傳模塊建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍枰茉O(shè)適當(dāng)高度的天線，工程周期只需要幾天或者幾周就可以，相比之下，無線的方式可以迅速組建起通信鏈路，工程周期大大縮短。3.適應(yīng)性好有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境，比方遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比擬困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候，將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力，而用無線數(shù)傳模塊建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制，所以說用無線數(shù)傳模塊建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。4.擴(kuò)展性好在用戶組建好一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)之后，常常因?yàn)橄到y(tǒng)的需要增加新的設(shè)備。如果采用有線的方式，需要重新的布線，施工比擬麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，但是如果采用無線數(shù)傳電臺(tái)建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無線數(shù)傳電臺(tái)相連接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)大了，相比之下有更好的擴(kuò)展性。5.設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)。有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn)，而采用無線數(shù)傳模塊建設(shè)專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運(yùn)行。3.無線通信技術(shù)3.1類型無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分為無線廣域網(wǎng)〔WWAN〕，無線城域網(wǎng)〔WMAN〕，無線局域網(wǎng)〔WLAN〕，無線個(gè)域網(wǎng)〔WPAN〕，低速率無線個(gè)域網(wǎng)〔LR-WPAN〕短距離無線通信技術(shù)分為藍(lán)牙〔Bluetooth〕，Wi-Fi，IrDA技術(shù),進(jìn)場(chǎng)通信〔NFC〕，Zigbee技術(shù),UWB技術(shù)1.藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙是一種短距離無線電技術(shù)，利用“藍(lán)牙〞技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。藍(lán)牙技術(shù)的傳輸范圍大約為10米左右。由于使用比擬高的跳頻速率，使藍(lán)牙系統(tǒng)具有較高的抗干擾能力。2.Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備〔如PDA、手機(jī)〕等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互通性?，F(xiàn)時(shí)一般人會(huì)把Wi-Fi及IEEE802.11混為一談。Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，當(dāng)時(shí)的名稱叫做WirelessEthernetCompatibilityAlliance(WECA)。在2002年10月，正式改名為Wi-FiAlliance。3.IrDA技術(shù)IrDA是一種利用紅外線進(jìn)展點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，是第一個(gè)實(shí)現(xiàn)無線個(gè)人局域網(wǎng)的技術(shù)。IrDA的主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請(qǐng)頻率的使用權(quán)，因而紅外通信本錢低廉。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。IrDA的缺乏在于它是一種視距傳輸，兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對(duì)準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺(tái)設(shè)備之間的連接。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數(shù)據(jù)傳輸率。4.NFC技術(shù)NFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術(shù)。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種非接觸式識(shí)別和互聯(lián)技術(shù)，可以在移動(dòng)設(shè)備、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、PC和智能控件工具間進(jìn)展近距離無線通信。NFC提供了一種簡(jiǎn)單、觸控式的解決方案，可以讓消費(fèi)者簡(jiǎn)單直觀地交換信息、訪問內(nèi)容與服務(wù)。有非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸〔10cm〕交換數(shù)據(jù)，由射頻識(shí)別RFID演變而來，并向下兼容RFID，主要可能用于手機(jī)等手持設(shè)備中，具有天然的安全性的特點(diǎn)。應(yīng)用于付款和購票，電子票證，智能媒體，交換、傳輸數(shù)據(jù)5.Zigbee技術(shù)Zigbee主要應(yīng)用于短距離范圍之內(nèi)并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。Zigbee使用2.4GHz波段，采用調(diào)頻技術(shù)。與藍(lán)牙相比，它更簡(jiǎn)單，速率更慢，功率及費(fèi)用也更低?？梢员人{(lán)牙更好地支持游戲，消費(fèi)電子，儀器和家庭自動(dòng)化應(yīng)用。6.UWB技術(shù)超寬帶技術(shù)UWB是一種無線載波通信技術(shù)，它不采用正弦載波，而是利用納秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB技術(shù)具有系統(tǒng)復(fù)雜度低，發(fā)射信號(hào)功率譜密度低，對(duì)信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達(dá)和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術(shù)適用于對(duì)速率要求非常高〔大于100Mb/s〕的LANs或PANs。3.2認(rèn)識(shí)無線通信飛速開展，但是不同的通信技術(shù)有不同的特點(diǎn)。藍(lán)牙深受大家歡送，但是它的售價(jià)一直居高不下，這就影響了廠商的使用意愿。WiFi最主要的優(yōu)勢(shì)在于傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長(zhǎng)。因此非常適合移動(dòng)辦公用戶的需要，具有廣闊市場(chǎng)前景。目前它已經(jīng)從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務(wù)等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開場(chǎng)進(jìn)入家庭以及教育機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域。ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景非?？春茫脗鞲衅骱蚙igBee網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)醫(yī)療中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)病人身體狀況，家庭自動(dòng)化中的照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、門禁系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化地進(jìn)展遠(yuǎn)程設(shè)備控制。超寬帶技術(shù)是現(xiàn)在被廣泛研究的一種新興無線通信技術(shù)，是一種采用極寬的頻帶，極低的發(fā)送功率，并且抗干擾性能強(qiáng)、傳輸速率高、保密性好，與其他業(yè)務(wù)共享頻譜的近距離無線通信技術(shù)。超寬帶無線技術(shù)以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低本錢的優(yōu)點(diǎn)。可見超寬帶通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是非常顯著的。但這并不能說超寬帶系統(tǒng)可取代其他系統(tǒng)，而是要視具體情況而定。我相信在不遠(yuǎn)的將來有越來越多無線通信功能的設(shè)備進(jìn)入我們的生活，它們的互補(bǔ)性日趨鮮明，并將極大地改變我們的生活方式。4.總結(jié)在這次對(duì)通信系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)中，我聽了關(guān)于通信的實(shí)習(xí)講座，參觀了我們學(xué)校的計(jì)算機(jī)工程實(shí)驗(yàn)中心和現(xiàn)代教育技術(shù)中心，知道實(shí)驗(yàn)中心包括三大實(shí)驗(yàn)室：計(jì)算機(jī)根基教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、通信工程實(shí)驗(yàn)室。教師帶著我們看了路由器，中心交換機(jī)，服務(wù)器，小型機(jī)等大型設(shè)備。聽教師講解了我校的校園網(wǎng)的主要組成，教務(wù)系統(tǒng)以及一卡通等功能得以實(shí)現(xiàn)