對無線通信系統(tǒng)的認識和分析

...wd......wd......wd...對無線通信系統(tǒng)的認識引言：從播送電視、收音機到移動，從射頻識別到遙控器、雷達等，無線通信這一應用已深入到人們生活和工作的各個方面。隨著全球社會經濟的不斷開展，各種無線電技術在社會的各行業(yè)中得到了日益廣泛的應用。無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。1.通信系統(tǒng)簡介通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術系統(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引媒體中的傳輸機理來實現(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的數(shù)字化〔2〕數(shù)字調制：模擬信號轉化成數(shù)字信號后，我們稱之為數(shù)字基帶信號，大多數(shù)情況下，數(shù)字基帶信號并不適合在信道中傳輸，這時就需要進展數(shù)字調制，如ASK,FSK,PSK等，以適應信道的傳輸〔3〕模擬調制：如果在數(shù)字系統(tǒng)中就不需要進展模擬調制，當在模擬系統(tǒng)中傳輸時就需要進展模擬調制，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能夠具有更好的抗干擾能力〔5〕模擬解調：解調出數(shù)字調制信號〔6〕數(shù)字解調：也就是譯碼。這個過程比擬復雜，需要進展載波同步和位同步，以及抽樣判決1.2通信系統(tǒng)構成通信系統(tǒng)一般由信息源、信宿〔受信者〕、發(fā)送設備、接收設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可以在自由空間中傳播的特性進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，以及移動通信、衛(wèi)星通信等。2.2開展史無線通信先驅：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年在美國貝爾實驗室創(chuàng)造晶體管。莫爾斯是電磁紀錄電報的創(chuàng)造者，是點劃電報碼的開發(fā)者。貝爾在29歲時創(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)務的天波傳輸。波波夫通過試驗證明發(fā)送無線電報，必須借助電磁發(fā)射。斯戳格在1889年他創(chuàng)造了自動交換機。考勞羅夫指導蘇聯(lián)火箭設計，在1957年10月4日發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星。赫茲1887年驗證了電磁波的存在。證明了麥克斯威爾的電磁場的理論。伏特發(fā)現(xiàn)第一個電荷，是開發(fā)通信用電池的先驅。特斯拉研究交流電和高頻無線電波，創(chuàng)造了兩個電路間感應耦合系統(tǒng)。波特用終生來開發(fā)一種快速印字電報。李·德·福利特1906年在夫萊名的二極管上又加上一個電極，他的三級管改善了接收并可以進展放大。2.3特點1.本錢價廉有線通信方式的建設必須架設電纜，或挖掘電纜溝，因此需要大量的人力和物力；而用無線數(shù)傳電臺建設專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式則無需架設電纜或挖掘電纜溝，只需要在每個終端連接無線數(shù)傳電臺和架設適當高度的天線就可以了。相比之下用無線數(shù)傳模塊建設專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，節(jié)省了人力物力，投資是相當節(jié)省的。當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，但是有時候實際的現(xiàn)場環(huán)境難以布線，客戶根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的需要還是會選用無線的方式來實現(xiàn)通訊。2.建設工程周期短當要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠程站點相互連接通訊的時候，采用有線的方式，必須架設長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，這個工程周期可能就需要數(shù)個月的時間，而用數(shù)傳模塊建設專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍枰茉O適當高度的天線，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.適應性好有線通訊的局限性太大，在遇到一些特殊的應用環(huán)境，比方遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動物體等布線比擬困難的應用環(huán)境的時候，將對有線網絡的布線工程有著極強的制約力，而用無線數(shù)傳模塊建設專用無線數(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性，幾乎不受地理環(huán)境限制。4.擴展性好在用戶組建好一個通訊網絡之后，常常因為系統(tǒng)的需要增加新的設備。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)傳電臺建設專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設備與無線數(shù)傳電臺相連接就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的擴大了，相比之下有更好的擴展性。5.設備維護上更容易實現(xiàn)。有線通訊鏈路的維護需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時，一般很難及時找出故障點，而采用無線數(shù)傳模塊建設專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時則能快速找出原因，恢復線路正常運行。3.無線通信技術3.1類型無線網絡通信技術分為無線廣域網〔WWAN〕，無線城域網〔WMAN〕，無線局域網〔WLAN〕，無線個域網〔WPAN〕，低速率無線個域網〔LR-WPAN〕短距離無線通信技術分為藍牙〔Bluetooth〕，Wi-Fi，IrDA技術,進場通信〔NFC〕，Zigbee技術,UWB技術1.藍牙技術藍牙是一種短距離無線電技術，利用“藍牙〞技術，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動手機等移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設備與因特網之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設備與因特網之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。藍牙采用分散式網絡構造以及快跳頻和短包技術，支持點對點及點對多點通信。采用時分雙工傳輸方案實現(xiàn)全雙工傳輸。藍牙技術的傳輸范圍大約為10米左右。由于使用比擬高的跳頻速率，使藍牙系統(tǒng)具有較高的抗干擾能力。2.Wi-Fi技術Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備〔如PDA、手機〕等終端以無線方式互相連接的技術。Wi-Fi是一個無線網路通信技術的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-FiAlliance)所持有。目的是改善基于IEEE802.11標準的無線網絡產品之間的互通性?，F(xiàn)時一般人會把Wi-Fi及IEEE802.11混為一談。Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，當時的名稱叫做WirelessEthernetCompatibilityAlliance(WECA)。在2002年10月，正式改名為Wi-FiAlliance。3.IrDA技術IrDA是一種利用紅外線進展點對點通信的技術，是第一個實現(xiàn)無線個人局域網的技術。IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權，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，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術只能用于2臺設備之間的連接。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NFC是NearFieldCommunication縮寫，即近距離無線通訊技術。由飛利浦公司和索尼公司共同開發(fā)的NFC是一種非接觸式識別和互聯(lián)技術，可以在移動設備、消費類電子產品、PC和智能控件工具間進展近距離無線通信。NFC提供了一種簡單、觸控式的解決方案，可以讓消費者簡單直觀地交換信息、訪問內容與服務。有非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸〔10cm〕交換數(shù)據(jù)，由射頻識別RFID演變而來，并向下兼容RFID，主要可能用于手機等手持設備中，具有天然的安全性的特點。應用于付款和購票，電子票證，智能媒體，交換、傳輸數(shù)據(jù)5.Zigbee技術Zigbee主要應用于短距離范圍之內并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設備之間。Zigbee使用2.4GHz波段，采用調頻技術。與藍牙相比，它更簡單，速率更慢，功率及費用也更低。可以比藍牙更好地支持游戲，消費電子，儀器和家庭自動化應用。6.UWB技術超寬帶技術UWB是一種無線載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒級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技術具有系統(tǒng)復雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，主要應用于小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統(tǒng)中。除此之外，這種新技術適用于對速率要求非常高〔大于100Mb/s〕的LANs或PANs。3.2認識無線通信飛速開展，但是不同的通信技術有不同的特點。藍牙深受大家歡送，但是它的售價一直居高不下，這就影響了廠商的使用意愿。WiFi最主要的優(yōu)勢在于傳輸速度較高，另外它的有效距離也很長。因此非常適合移動辦公用戶的需要，具有廣闊市場前景。目前它已經從傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存控制和管理服務等特殊行業(yè)向更多行業(yè)拓展開去，甚至開場進入家庭以及教育機構等領域。ZigBee技術的應用前景非?？春茫脗鞲衅骱蚙igBee網絡可以實現(xiàn)醫(yī)療中的遠程監(jiān)測病人身體狀況，家庭自動化中的照明設備、空調設備、門禁系統(tǒng)的遠程控制，工業(yè)生產中的數(shù)據(jù)自動采集和處理，農業(yè)生產中的自動化、網絡化和智能化地進展遠程設備控制。超寬帶技術是現(xiàn)在被廣泛研究的一種新興無線通信技術，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、傳輸速率高、保密性好，與其他業(yè)務共享頻譜的近距離無線通信技術。超寬帶無線技術以極寬的頻帶換取高速、大容量、低功耗和低本錢的優(yōu)點?？梢姵瑢拵ㄐ畔到y(tǒng)的優(yōu)勢是非常顯著的。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。我相信在不遠的將來有越來越多無線通信功能的設備進入我們的生活，它們的互補性日趨鮮明，并將極大地改變我們的生活方式。4.總結在這次對通信系統(tǒng)的認識實習中，我聽了關于通信的實習講座，參觀了我們學校的計算機工程實驗中心和現(xiàn)代教育技術中心，知道實驗中心包括三大實驗室：計算機根基教學實驗中心、計算機應用技術實驗室、通信工程實驗室。教師帶著我們看了路由器，中心交換機，服務器，小型機等大型設備。聽教師講解了我校的校園網的主要組成，教務系統(tǒng)以及一卡通等功能得以實現(xiàn)