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頻分復用物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎廣播電臺的每個節(jié)目采用不同的頻率傳送,占用不同的頻段——頻分復用男女聲二重唱同一時間,由于頻率不同,我們也能區(qū)分出男生和女生GSM系統(tǒng)中890MHz915MHz用戶1用戶2用戶124頻率A頻率B頻率C各載波頻率之間應有一定間隔(防護頻帶),保證各路信號不會重疊。信道分配后,即使沒有數(shù)據(jù)傳送也被占用就像馬路上的車道,每個車道行駛車輛,即使沒有車,車道還是存在頻分復用:“齊頭并進”型復用復用器FDM復用——時域兩個或多個使用不同載波頻率的信號可以在單一介質(zhì)上同時傳輸而互不干擾。信源載波調(diào)制后調(diào)制:信源信號頻率低,不能直接傳送,需處理轉(zhuǎn)變成適合傳輸?shù)母哳l信號,可以改變高頻信號的振幅,相位或頻率,來反映信源信號的變化。要傳送的信息不變,但傳送信息的平臺變了,一個信息要傳送的更遠,需要調(diào)制到合適的載波上。頻率低的載波頻率高的載波GSM南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎GSM第2代移動通信電信業(yè)務補充業(yè)務短消息業(yè)務話音業(yè)務數(shù)據(jù)業(yè)務mostimportant多址技術:眾多的用戶共用公共通信線路而相互不干擾多址技術GSM技術FDMATDMACDMA小區(qū)復用模式:4×3“4”個站點“3”個小區(qū)12個小區(qū)群12個頻率組成一組每個小區(qū)設一個基站。形成了形狀酷似“蜂窩”的結(jié)構(gòu)——蜂窩移動通信方式。BTS1BTS2BTS3BTS4BSCBSCBSCMSC/VLRHLR/AuC基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MS區(qū)域1區(qū)域2區(qū)域n移動終端接入網(wǎng)核心網(wǎng)3G南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎3G:TheThirdGeneration的縮寫,指第三代移動通信技術第一代手機是“模擬手機”,“大哥大第二代手機是GSM手機和CDMA手機,主要語音和短信第三代手機可以極大滿足手機無線上網(wǎng)、下載、無線視頻通話等需求3G手機的特點就是上網(wǎng)速度極快為了提供這種服務,相應無線網(wǎng)絡必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度,也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節(jié)/每秒)、384kbps(千字節(jié)/每秒)以及144kbps的傳輸速度IMT-2000第三代移動通信系統(tǒng)最早由國際電信聯(lián)盟(ITU)1985年提出,考慮到該系統(tǒng)將于2000年左右進入商用市場,工作的頻段在2000MHz,且最高業(yè)務速率為2000Kbps,故于1996年正式更名為IMT-2000均以CDMA碼分多址技術為基礎WCDMA南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎WCDMA,全稱為WidebandCDMA,是歐洲提出的寬帶CDMA技術特點是終端生產(chǎn)廠商較多,這些廠商包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電等大牌廠商向下兼容GSM

2009年WCDMA是3G市場最成熟、應用最廣泛、用戶群體最大的制式!W-馬路加寬不愿堵車,也不愿WCDMA,上下行信號帶寬各5MHzWCDMA網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖(R4)HLRNodeBRNCPacketDataNetworkSGSNGGSNPublicSwitchedNetworkMGWMSCServerMSCServerMGWIPorATM骨干網(wǎng)基站基站控制器移動業(yè)務交換中心歸屬位置寄存器服務GPRS支持節(jié)點網(wǎng)關支持節(jié)點SGSN、GGSN:完成分組業(yè)務用戶的分組包的傳送。存儲用戶的簽約信息和位置信息MGW:與MSCServer、GMSCServer配合完成核心網(wǎng)絡資源的配置(即承載信道的控制)。同時完成回聲消除、(多媒體數(shù)字)信號的編解碼以及通知音的播放等功能。WCDMA網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)類似GSM

頻分雙工(FDD):上下行采用分開的對稱的頻段WCDMA、CDMA2000使用FDD雙工,單工,半雙工,是通信的基本模式單工:有去無回,信息只能一方到另一方舉例:收看電視,只能接收信號雙工:有來有往,雙向車道舉例:發(fā)郵件,貼吧灌水數(shù)據(jù)在兩個方向傳輸,通信時占據(jù)2個頻段半雙工:錯開行走,只有一條路,分時段行駛舉例:對講機任一時刻,信息只能一個方向傳輸,需要控制時間,以防撞車3:00~6:006:00~9:00

頻分雙工(FDD):上下行采用分開的對稱的頻段WCDMA優(yōu)點:實現(xiàn)簡單缺點:上下行業(yè)務不對稱時頻譜利用率低WCDMA關鍵技術:WCDMA是一個擴頻系統(tǒng)CDMA2000南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎cdma2000:是由美國高通(qualcomm)公司提出-多層高架。發(fā)射分集天線1天線2路徑1路徑2發(fā)射分集處理數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流1數(shù)據(jù)流2恢復數(shù)據(jù)流發(fā)射分集技術可以提高終端接收性能,增加系統(tǒng)下行容量TD-SCDMA南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎TD-SCDMA——時分同步碼分多址是我國提出的技術標準,是中國無線通信百年歷史上第一個國際認可的標準!TDTimeDivision時分雙工TDD

時分雙工幀結(jié)構(gòu):1234567將時間分成7塊,每塊為一個時隙GSM:一個時隙支持一個用戶TD-SCDMA:一個時隙支持多個用戶(用不同的擴頻編碼區(qū)分)

頻分雙工(FDD):上下行采用分開的對稱的頻段

時分雙工(TDD):上下行采用相同的頻段WCDMATD-SCDMA上行下行頻率保護間隔TDDFDDTD-SCDMA:頻寬1.6MHz

基于TDD工作方式頻帶較窄已分配未分配TD-SCDMA頻率利用率高,無需對稱頻段,可見縫插針利用零散頻段,易獲頻率資源可變切換點技術靈活支持數(shù)據(jù)業(yè)務,提高頻譜利用率TDD

時分雙工優(yōu)勢:2.隨機應變,適應非對稱業(yè)務入城出城入城出城早上上班下午下班資源浪費網(wǎng)上看視頻,下歌曲時,下行流量遠遠超過上行流量上行下行數(shù)據(jù)上傳時數(shù)據(jù)下載可以靈活分配上/下行時隙比例TDD

時分雙工優(yōu)勢:3.成本低廉上行下行TDDFDD不需射頻雙工器,降低成本缺點:速度每個用戶通過臨時分配到的CDMA碼來被識別下行下行下行上行timeenergyfrequency1.6MHz最多可達16個碼道

TD-SCDMA

:FDMA、TDMA、CDMA多種技術的最優(yōu)結(jié)合

時隙總結(jié):以1.6MHz帶寬分成若干頻段;每個頻段又分出時間片段/時隙;每個時隙同時給16個用戶進行擴頻編碼S-同步1.上行同步2.基站同步1.上行同步tCODE1CODE2CODEN同一時隙內(nèi)所有用戶的信號必須同時到達基站因為基站解碼時,是同時對所有用戶解碼,一旦不同步,會產(chǎn)生干擾S-同步1.上行同步2.基站同步2.基站同步要求網(wǎng)內(nèi)所有基站在發(fā)射和接收信號時,必須同步因為TD-SCDMA基站頻率是一樣的基站1基站2如果,基站1正在接收手機1傳來的上行信號,而同時基站2在給手機2傳輸下行信號,由于距離較近,基站1會把基站2的信號誤以為是手機傳給它的信號,造成干擾124G南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎什么是4G?4G是第四代移動通信及其技術的簡稱,能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術產(chǎn)品。LTE-AdvancedWiMAX-Advanced4G標準LTE-FDD(頻分雙工長期演進技術)LTE-TDD(時分雙工長期演進技術,即國內(nèi)所稱的TD-LTE)WiMAX-Advanced(全球互通微波存取升級版)標準由WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)Forum所主導,是國際電信聯(lián)盟承認的4G標準,不過隨著英特爾于2010年退出,WiMAX技術也逐漸被運營商放棄。LTE是英文LongTermEvolution(長期演進技術)的縮寫目前該技術最成熟,全球應用最廣泛,終端種類最多的標準國產(chǎn)標準目前全球已有超過260個國家和地區(qū)部署了LTE商用網(wǎng)絡,其中超過200個地區(qū)部署的是LTEFDD網(wǎng)絡,28個地區(qū)部署LTETDD網(wǎng)絡,這其中還有13個屬于LTEFDD/TDD融合網(wǎng)絡。盡管較早部署的是LTEFDD網(wǎng)絡,但全球?qū)TETDD網(wǎng)絡的興趣正持續(xù)增加。FDDTDDFDD/TDD260+部署了LTE商用網(wǎng)絡2013年12月4日,工業(yè)和信息化部向中國移動通信集團公司、中國電信集團公司和中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信集團有限公司頒發(fā)“LTE/第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務(TD-LTE)”經(jīng)營許可。中國移動共獲得130MHz,分別為1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz;中國聯(lián)通獲得40MHz,分別為2300-2320MHz、2555-2575MHz;中國電信獲得40MHz,分別為2370-2390MHz、2635-2655MHz從TD-LTE頻譜資源的劃分來看,中國移動、聯(lián)通和電信的比例是13:4:4,中國移動在TD-LTE頻譜方面一家獨大,意味著14年第三季度左右中國聯(lián)通和中國電信還將獲得FDD4G牌照。TD-LTE是TD-SCDMA的后續(xù)演進技術,繼承了TD-SCDMA系統(tǒng)大量中國自主知識產(chǎn)權,實現(xiàn)了以我為主而又融入了國際標準。在中國政府的大力支持下,以中國移動為代表的中國企業(yè)在TD-SCDMA標準化、產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模部署經(jīng)驗的基礎上,主導了TD-LTE的標準化和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。TDMACDMAOFDM+MIMOWCDMATD-SCDMAcdma2000LTE-FDDTD-LTEMobileWiMAX802.16m2G3G4G(GSM)(CDMA)TD-LTE4G技術南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎LTE的關鍵技術OFDM技術

MIMO技術

OFDM正交頻分復用技術,多載波調(diào)制的一種。將一個寬頻信道分成若干正交子信道,將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制到每個子信道上進行傳輸。繞過高通頻域波形f寬頻信道正交子信道傳統(tǒng)FDM:為避免載波間干擾,需要在相鄰的載波間保留一定保護間隔,大大降低了頻譜效率。

FDMOFDMOFDM:各(子)載波重疊排列,同時保持(子)載波的正交性從而在相同帶寬內(nèi)容納數(shù)量更多(子)載波,提升頻譜效率。與傳統(tǒng)FDM的區(qū)別?電波會通過多種途徑傳播直射波反射波繞射波—繞過障礙物而傳播的現(xiàn)象,波的路徑發(fā)生彎曲散射波-波遇到障礙物后,由于表面粗糙,波向四處發(fā)射直射反射繞射散射由于電波會通過多種途徑傳播,經(jīng)過不同路徑,其傳輸時間不同,到達有先后,強度有差異直達波反射波1反射波2反射波3疊加合成波形變化較大若使用OFDM直達波反射波1反射波2反射波3疊加合成由于將高速信號分解成低速,則脈寬較寬,時延的影響較小MIMO多發(fā)多收,指在發(fā)射端和接收端使用多個天線各天線間建立獨立的通道,將通信鏈路分成若干子信道——分集技術什么是分集?“羅塞塔”石碑。在這塊1799年被世人發(fā)現(xiàn)的石碑上,分別用埃及象形文,埃及草書與古希臘文三種文字刻著埃及國王托勒密五世詔書。只要有一種文字能夠被識別,詔書的內(nèi)容就得以保存。分集的思想與之類似。它把一個數(shù)據(jù)重復發(fā)送多次,以保證接收端能夠正確收到我們想把符號“X”從發(fā)送端傳遞給接收端,可以將X在不同的天線上進行發(fā)送。一共可發(fā)送4次——空間分集XX把數(shù)據(jù)重復發(fā)送多次可以提高傳輸?shù)目煽啃运{牙南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎藍牙名字的由來藍牙的名字來源于10世紀丹麥HaraldBlatand-英譯為Harold

Bluetooth。在行業(yè)協(xié)會籌備階段,需要一個極具有表現(xiàn)力的名字來命名這項高新技術。行業(yè)組織人員,在經(jīng)過一夜關于歐洲歷史和未來無限技術發(fā)展的討論后,有些人認為用Blatand國王的名字命名再合適不過了。Blatand國王將現(xiàn)在的挪威,瑞典和丹麥統(tǒng)一起來;就如同這項即將面世的技術,技術將被定義為允許不同工業(yè)領域之間的協(xié)調(diào)工作,例如計算,手機和汽車行業(yè)之間的工作。名字于是就這么定下來了。

在丹麥的Jelling城,在教堂里立著一塊紀念碑,藍牙技術的特點可以隨時隨地用無線接口來接替有線電纜連接;具有很強的移植性,可以用于多種通信場合,如WAP、GSM、DECT等,引入身份識別后可以靈活的實現(xiàn)漫游;功耗低,對人體危害??;藍牙集成電路應用簡單,成本低廉,實現(xiàn)容易,易于推廣。

5、采用跳頻技術,數(shù)據(jù)包短,抗信號衰減能力強;6、采用快速跳頻和前向糾錯方案以保證鏈路穩(wěn)定,減少同頻干擾和遠距離傳輸時的隨機噪聲影響。7、使用2.4GHzISM頻段,無須申請許可證;8、可同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻信號;9、采用FM調(diào)制方式,降低設備的復雜性。

藍牙體系結(jié)構(gòu)藍牙技術的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三大部分:1.底層硬件模塊2.中間協(xié)議層3.高層應用下面是一些應用實例:藍牙應用到極致手機可靈活遙控機器人圖為:用手機控制機器人高速1.2藍牙適配器UltraMini1.2BluetoothUSBDongle產(chǎn)品概述

這是一款基于SIG(R)1.2藍牙規(guī)范設計生產(chǎn)的藍牙適配器,是高銳電子暢銷的1.1迷你藍牙適配器的延伸。秉承一貫的簡約設計與優(yōu)良品質(zhì),提供您更精致小巧的外觀與更快捷的連接速度。

同時具有橋接功能,傳輸功率更高達20dBm能夠完整覆蓋商用應用環(huán)境。

無線網(wǎng)絡(WirelessLAN)通過無線電傳輸及接收數(shù)據(jù),使得電腦間及電腦與其它網(wǎng)絡設備之間可以不經(jīng)由電線或是網(wǎng)絡線無線連接。

藍牙1.2支持全新的EDRProfile(EnhancedDataRate),最高帶寬將高達3Mbps,在實際使用時能感覺到明顯的速度提升。

而在對藍牙語音的支持上面,1.2藍牙設備也有更大的優(yōu)勢,可提供更優(yōu)良的音質(zhì)。

----新增的OneButtonConnect按鍵,其人性化的設計提供用戶直接與藍牙鍵盤、鼠標立即連接的功能,而不需要再安裝藍牙管理軟件,非常方便。

wifi南京信息職業(yè)技術學院張園物聯(lián)網(wǎng)技術及應用基礎(WirelessFidelity)俗稱無線寬帶62/29Wi-Fi的來源:1999年時各個廠商為了統(tǒng)一兼容802.11標準的設備而結(jié)成了一個標準聯(lián)盟,稱為Wi-FiAlliance,而Wi-Fi這個名詞,也是他們?yōu)榱四軌蚋鼜V泛的為人們接受而創(chuàng)造出的一個商標類名詞,也有人把它稱作"無線保真"。正確讀音[wai][fai]!Wi-Fi實際上為制定802.11無線網(wǎng)絡的組織,并非代表無線網(wǎng)絡。但是后來人們逐漸習慣用Wi-Fi來稱呼802.11b協(xié)議。它的最大優(yōu)點就是傳輸速度較高,另外它的有效距離也很長,同時也與已有的各種802.11DSSS設備兼容。筆記本電腦上的迅馳技術就是基于該標準的。目前無線局域網(wǎng)(WLAN),主流采用802.11協(xié)議。故常直接稱為WIFI網(wǎng)絡。63/29WiFi的技術特點—優(yōu)勢64/291)無線電波的覆蓋范圍相對廣。2)傳輸速度非???,符合個人和社會信息化的需求。3)廠商進入該領域的門檻比較低,設備價格低廉。4)信號功率小,綠色健康。5)工作在2.4GHz的IMS頻段,全球統(tǒng)一。WIFI的技術特點--弊端1)工作在2.4GHz的IMS頻段,容易受干擾。2)覆蓋范圍有限3)安全性有待提高4)缺乏完善的QoS與商業(yè)模式65/29

WiFi(802.11)體系結(jié)構(gòu)66/291)802.11的兩種模式之一:基礎設施無線Lan1)802.11的兩種模式之一:自組織無線Lan2)802.11的信道3)802.11的關聯(lián)67/291)802.11的兩種模式之一:基礎設施無線Lan1.最小構(gòu)件:基本服務集BSS(BasicServiceSet)一個或多個無線主機一個AP:AccessPoint,接入點,也就是基站。無線主機借助AP與外界通信BSS1BSS2Internethub,switchorrouterAPAPAP之間利用Hub/Switch/Router互連68/291)802.11的兩種模式之一:基礎設施無線Lan2.服務集標識符SSID管理員安裝AP時為該AP分配的一個不超過32字節(jié)的服務集標識符。一個BSS可以是孤立的,也可以通過其AP連接到一個分配系統(tǒng)DS,然后再連接到另一個BSS,這樣就構(gòu)成了一個ESS。BSS1BSS2Internethub,switchorrouterAPAP69/291)802.11的兩種模式之一:基礎設施無線Lan3.擴展服務集ESSESS是指由多個AP以及連接它們的分配系統(tǒng)DS組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡,所有的AP共享一個ESSID,一個ESS中可以包含多個BSS。70/291)802.11的兩種模式之一:基礎設施無線Lan4.分配系統(tǒng)DSDistributionSystem,用于BSS互聯(lián)的邏輯組成單元,由它提供無線站點在BSS之間漫游的分配服務。DS的作用是使ESS對上層表現(xiàn)得就像一個BSS一樣。DS通常是指以太網(wǎng),點對點鏈路或者其他無線網(wǎng)絡。71/291)802.11的兩種模式之二:自組織無線Lan沒有AP的中央控制一般沒有到外部網(wǎng)絡的連接IBSS:獨立基本服務集。1272/292)802.11的信道2.4GHz-2.485GHz頻譜被分成部分重疊的11個信道每個chan

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