无线通信技术概述课件.ppt
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1、- 1 -第第1 1章章无线通信技术概述无线通信技术概述- 2 -本章目标本章目标了解无线通信技术的发展历史和趋势了解无线通信技术的发展历史和趋势熟悉无线通信技术的分类熟悉无线通信技术的分类掌握蓝牙、掌握蓝牙、WiFi、UHF无线数传、无线数传、GPRS技术的特点技术的特点了解常见的无线通信开发技术的方法了解常见的无线通信开发技术的方法- 3 -1.4 无线通信技术应用开发无线通信技术应用开发1.3 典型无线通信技术典型无线通信技术1.2 无线通信技术基础无线通信技术基础1.1 无线通信技术简介无线通信技术简介- 4 -利用电磁波信号在自由空间传播的特性进行信息交换的一种利用电磁波信号在自由空
2、间传播的特性进行信息交换的一种通信方式通信方式近年来在信息通信领域中发展最快、应用最广近年来在信息通信领域中发展最快、应用最广与与“有线有线”方式相比,具有不用架线、灵活性强的优点方式相比,具有不用架线、灵活性强的优点移动通信移动通信在移动中实现的无线通信在移动中实现的无线通信1.1 无线通信技术简介无线通信技术简介- 5 -无线通信技术发展历史无线通信技术发展历史无线通信技术种类无线通信技术种类无线通信技术发展趋势无线通信技术发展趋势1.1 无线通信技术简介无线通信技术简介- 6 -1.1.1 无线通信技术发展历史无线通信技术发展历史马可尼马可尼1896年,马可尼发明无线电报,年,马可尼发明
3、无线电报,标志着无线通信技术的诞生标志着无线通信技术的诞生无线通信初期,受技术条件限无线通信初期,受技术条件限制,大量使用长波及中波通信制,大量使用长波及中波通信20世纪世纪20年代初,短波通信开年代初,短波通信开始出现,目前对应急通信和军始出现,目前对应急通信和军用通信依然有一定的使用价值用通信依然有一定的使用价值- 7 -1.1.1 无线通信技术发展历史无线通信技术发展历史20年代初至年代初至50年代初,舰船及年代初,舰船及军用,短波及电军用,短波及电子管技术子管技术第一阶段第一阶段50年代至年代至60年年代,扩展至代,扩展至450MHz,半导体器件,半导体器件技术,移动环境中技术,移动环
4、境中的专用系统的专用系统第二阶段第二阶段70年代初至年代初至80年代初,年代初,800MHz,蜂窝系统,蜂窝系统概念(贝尔实概念(贝尔实验室)验室)第三阶段第三阶段80年代初至年代初至90年代末,年代末,900MHz1.9GHz,二,二代数字移动通代数字移动通信,个人业务信,个人业务第四阶段第四阶段90年代末至年代末至今,移动数据、今,移动数据、计算、多媒体运作计算、多媒体运作需求,三代数字移需求,三代数字移动通信兴起动通信兴起第五阶段第五阶段无线通信技术发展的五个阶段:无线通信技术发展的五个阶段:- 8 -1.1.2 无线通信技术种类无线通信技术种类按传输距离分:近距离、短距离、中距离和长距
5、离无线通信按传输距离分:近距离、短距离、中距离和长距离无线通信技术。技术。1mRFID、NFC1m几百几百m红外、蓝牙、红外、蓝牙、WiFi、HomeRF、UWB、UHF无无线数传、线数传、Zigbee几百几百m几几Km可至几百可至几百Km微波通信微波通信GPRS、GSM、3G- 9 -1.1.2 无线通信技术种类无线通信技术种类按移动性分:固定接入和移动接入技术。按移动性分:固定接入和移动接入技术。3.5GHz无线接入无线接入MMDS (多路微波分配系统)、(多路微波分配系统)、LMDS(区域多点传输服务)(区域多点传输服务)GPRS、WPAN、WLAN、WiMAX、WWAN- 10 -联合
6、化和一体化联合化和一体化联合各种技术手段,采用一体化的思路建设无线通信网络联合各种技术手段,采用一体化的思路建设无线通信网络宽带化宽带化 更宽的网络带宽和更高的通信速率更宽的网络带宽和更高的通信速率网络的融合化网络的融合化 包括核心网、接入技术,以及业务的融合包括核心网、接入技术,以及业务的融合核心网的融合表现为移动与固定网络,通信、计算机与广核心网的融合表现为移动与固定网络,通信、计算机与广 电网,以及信息通信网与基于传感器和电网,以及信息通信网与基于传感器和RFID的物联网融合。的物联网融合。无线通信终端的信息个人化无线通信终端的信息个人化 移动智能终端将是移动智能网与移动智能终端将是移动
7、智能网与IP技术的进一步融合技术的进一步融合无线通信技术的跨行业创新应用无线通信技术的跨行业创新应用多个学科,如健康、生物、环境、信息之间彼此关联多个学科,如健康、生物、环境、信息之间彼此关联1.1.3 无线通信技术发展趋势无线通信技术发展趋势- 11 -1.2 无线通信技术基础无线通信技术基础电磁波电磁波信道信道调制解调调制解调- 12 -1.2.1 电磁波电磁波电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间以波的形电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场和磁场在空间以波的形式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。式移动,其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面。- 13 -1.2.1 电磁波电
8、磁波波段波段波长波长频段频段频率频率传播方式传播方式主要用途主要用途超长波1000Km-100KmVLF(甚低频)3Hz-30Hz空间波为主海岸潜艇通信、远距离通信、超远距离通信长波10000m-1000mLF(低频)30Hz-300KHz地波为主越洋通信、中距离通信、地下岩层通信、远距离导航中波1000m-100mMF(中频)300KHz-3MHz地波与天波船用通信、业余无线电通信、移动通信、中距离导航短波100m-10mHF(高频)3MHz-30MHz天波与地波远距离短波通信、国际定点通信微波米波1m-10mVHF(甚高频)30MHz-300MHz空间波电离层散射、流星余迹通信、人造电离层
9、通信、对空间飞行体通信、移动通信分米波0.1m-1mUHF(特高频)300MHz-3000MHz空间波小容量微波中继通信、对流层散射通信、中容量微波通信厘米波1cm-10cmSHF(超高频)3GHz-30GHz空间波大容量微波中继通信、数字通信、卫星通信毫米波1mm-10mmEHF(极高频)30GHz-300GHz空间波卫星通信、对流层散射通信、微波接力通信、波导通信无无 线线 电电 波波 划划 分分- 14 -1.2.1 电磁波电磁波无线电波由于波长不同,形成了三种不同方式的传播特性:无线电波由于波长不同,形成了三种不同方式的传播特性:地波:地波:沿地球表面空间向外传播的无线电波,中、长波均
10、 利用该方式传播。天波:依靠电离层的反射作用传播天线的电波,短波多利用 该方式传播。空间波:沿直线传播的无线电波,它包括由发射点直接到达 接收点的直射波和经地面反射到接收点的发射波, 微波的电视和雷达多采用空间波方式传播。- 15 -1.2.2 信道信道信道可以从狭义和广义两方面理解信道可以从狭义和广义两方面理解狭义信道即信号传输的媒质,分为有线信道和无线信道狭义信道即信号传输的媒质,分为有线信道和无线信道广义信道还包括有关的转换器,如发送设备、接收设备、广义信道还包括有关的转换器,如发送设备、接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等。馈线与天线、调制器、解调器等。- 16 -1.2.2 信道信
11、道无线信道类似于车道无线信道类似于车道无线信道是无线信号的载体无线信道是无线信号的载体无线信号即公路上的车辆无线信号即公路上的车辆- 17 -1.2.3 调制与解调调制与解调调制解调定义:调制解调定义:调制是把数字信号转换成方便传输的模拟信号解调是把模拟信号转换为数字信号两者合称调制解调调制解调分类:调制解调分类:按调制信号形式:可分为模拟调制和数字调制。按载波信号的种类:可分为脉冲调制、正弦波调制和强度调制(如对非相干光调制等)。按调制方式:可分为幅度调制、频率调制、相位调制、复合调制和多级调制。按解调方式:可分为包络检波法(仅适用于幅度调制)和同步检波法(适用于大部分调制)。- 18 -蓝
12、牙技术WiFi技术UHF无线数传技术GPRS技术1.3 典型无线通信技术典型无线通信技术不带协议不带协议- 19 - Bluetooth 全球数据与语音无线传输的开放性规范(IEEE802.15) 低成本、低功耗、短距离无线连接标准 工作在全球开放的2.4GHz ISM(Industry Science Medicine)频段1.3.1 蓝牙技术蓝牙技术由由ITU-R(国际通信联盟无线电通信局)定义(国际通信联盟无线电通信局)定义主要开放给工业、科学、医疗三个主要机构使用主要开放给工业、科学、医疗三个主要机构使用无需授权许可,只要遵守一定的发射功率(一般无需授权许可,只要遵守一定的发射功率(一
13、般不低于不低于1W)且不要对其他频段造成干扰即可。)且不要对其他频段造成干扰即可。- 20 -1.3.1 蓝牙技术蓝牙技术起源起源蓝牙技术诞生于蓝牙技术诞生于1994年,是由瑞典爱立信公司开发的低功耗、年,是由瑞典爱立信公司开发的低功耗、低成本的无线接口,为建立手机及其附件之间的通信。低成本的无线接口,为建立手机及其附件之间的通信。1998年年5月,蓝牙月,蓝牙SIG(Special Interest Group,特别兴趣,特别兴趣小组,技术联盟)小组,技术联盟)爱立信、英特尔、东芝、诺基亚和爱立信、英特尔、东芝、诺基亚和IBM将蓝牙无线技术的理念推向全球。将蓝牙无线技术的理念推向全球。- 2
14、1 -1.3.1 蓝牙技术蓝牙技术起源起源蓝牙的英文名称为蓝牙的英文名称为Bluetooth,取自中世纪欧洲丹麦的一个,取自中世纪欧洲丹麦的一个开国皇帝开国皇帝Harald Blatand(英文解释为英文解释为Bluetooth)的名字。的名字。这个开国皇帝实名为这个开国皇帝实名为Harald Gormson,由于特别喜欢吃蓝,由于特别喜欢吃蓝梅致使牙齿染成了蓝色,因此获得了梅致使牙齿染成了蓝色,因此获得了Blatand的外号。他为的外号。他为统一四分五裂的瑞典、丹麦、芬兰立下了汗马功劳,爱立信统一四分五裂的瑞典、丹麦、芬兰立下了汗马功劳,爱立信公司如此为蓝牙命名,大有全球通用,一统天下的意思
15、。公司如此为蓝牙命名,大有全球通用,一统天下的意思。蓝牙协议的蓝牙协议的最初版本为最初版本为IEEE802.15.1,对应于蓝牙对应于蓝牙1.1实现,实现,速度为速度为1Mbps,由,由SIG负责开发负责开发,后期又发展后期又发展了多个版本。了多个版本。 - 22 -功耗低功耗低便于集成便于集成全球范围全球范围适用适用能同时传输能同时传输语音数据语音数据安全性好安全性好传输距离短传输距离短蓝牙技术蓝牙技术特点特点l蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段,全球大多数国家ISM频段的范围是2.4-2.4835GHz。1.3.1 蓝牙技术蓝牙技术特点特点l蓝牙采用电路交换和分组交换技术,支持异步数据信道
16、、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道。l跳频更快,数据包更短,能够更有效地减少同频干扰,具有较高的安全性l蓝牙设备在通信连接状态下,有3种模式为低功耗的节点模式l蓝牙模块体积较小、轻薄,可以很方便地嵌入个人移动设备内部。l蓝牙的传输距离一般是10m左右 - 23 -1.3.1 蓝牙技术蓝牙技术应用应用 蓝牙技术可以在包括移动电话、PDA(Personal Digital Assistant,掌上电脑)、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。 蓝牙技术主要用于点对点的文件传输,通过彼此之间的配对连接,进行信息交换。 目前蓝牙技术的应用非常普遍,产品涉及到PC
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