第二章_无线自组网的物理层技术(修改)(1)
5G无线通信网络物理层关键技术
5G无线通信网络物理层关键技术随着移动互联网的快速发展，对高速、低时延、大连接性的需求不断增加，5G技术作为下一代移动通信技术，正在成为当前研究的热点。
在5G无线通信网络中，物理层是整个系统的基础，其关键技术对于实现高速、低时延的通信至关重要。
本文将重点介绍5G无线通信网络物理层的关键技术，包括大规模多输入多输出（Massive MIMO）、波束赋形（Beamforming）、毫米波通信（Millimeter Wave Communication）、非正交多址（NOMA）和波形及信道编码技术。
1. 大规模多输入多输出（Massive MIMO）大规模多输入多输出（Massive MIMO）是5G物理层的关键技术之一。
MIMO是指多输入多输出，它利用多个天线进行信号传输，从而提高通信系统的容量和数据传输速率。
大规模MIMO是在传统MIMO技术基础上的进一步发展，它利用数十甚至上百个天线进行信号传输。
由于大规模MIMO系统具有更多的自由度，因此可以更好地抵抗多径效应和干扰。
大规模MIMO还可以利用空间复用技术，实现用户间的空间分离，从而提高系统的容量和覆盖范围。
2. 波束赋形（Beamforming）波束赋形（Beamforming）是5G物理层的另一个关键技术。
它利用天线组成一个波束，将信号指向特定的方向，从而提高通信系统的覆盖范围和信号质量。
在传统的无线通信系统中，信号是均匀地分布在空间中的，因此容易受到干扰和衰落。
而波束赋形技术可以针对特定的用户或特定的方向进行信号传输，从而有效地提高通信质量和系统容量。
3. 毫米波通信（Millimeter Wave Communication）毫米波通信（Millimeter Wave Communication）是5G物理层的另一项重要技术。
毫米波通信利用30GHz至300GHz范围内的频段进行通信，其频谱资源丰富，通信容量大。
毫米波通信具有非常大的带宽，可以实现更高的数据传输速率。
无线自组网络
无线自组网络无线自组织网络由不需要任何基础设施的一组具有动态组网能力的节点组成，这种网络适应了军事和商用中对网络和设备移动性的要求，而引起了人们的关注，并在20世纪90年代以后获得了广泛的研究和发展。
与其他通信网络相比，无线自组织网络具有带宽有限、链路容易改变、节点的移动性以及由此带来的网络拓扑的动态性、物理安全有限、受设备限制等特点。
正是由于这些区别，无线自组织网络协议栈也产生了比传统网络协议栈更高的要求：适应移动分布节点随机收发行为的媒体接入控制(MAC)协议，基于动态拓扑结果的高效、稳健的路由算法，便利的异构网络互联技术，有效的功率控制，合理的跨层信息交互、多层协同设计，可靠的安全机制等等。
1 MAC协议MAC协议是无线自组织网络协议的重要组成部分，是分组在无线信道上发送和接收的主要控制者。
目前，在无线自组织网络中MAC协议面临着隐藏终端、暴露终端，信道分配，单向链路，广播扩散等问题。
1.1 隐藏终端、暴露终端问题如图1所示，节点A、B、C都工作在同一个信道上，当节点A向节点B发送分组时，载波侦听机制无法阻止节点C发送数据，造成信号在节点B处冲突。
节点C是隐藏在节点A的覆盖范围之外的、却又能对节点A的发送形成冲突的节点，这种在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。
隐藏终端问题会大大降低信道的通信能力。
另外还有一种情况也会降低信道的通信能力，即所谓的暴露终端问题。
如图2所示，当节点B向节点A发送分组时，节点C侦听到节点B在发送分组，所以推迟发送分组。
这种推迟是毫无必要的，因为节点C向节点D发送分组和节点B向节点A发送分组并不冲突，此时节点C是节点B的暴露终端。
这种因发送节点在其覆盖范围内，感知到有其他节点在传输，而进行不必要的发送延迟就是暴露终端问题。
IEEE 802.11中提出的请求发送/准备接受/确认(RTS/CTS/ACK)握手机制，以及目前在很多研究中提出的控制信道-数据信道协作的方式，可以在一定程度上解决隐藏终端问题，但对于暴露终端问题，目前还没有充分有效的解决方式。
5G无线通信网络物理层关键技术
5G无线通信网络物理层关键技术5G无线通信网络的物理层是整个网络的基础，负责实现无线信号的传输和接收。
它需要面对多路径传播、高速传输、频谱效率、低延迟等挑战，因此需要借助一系列关键技术来解决这些问题。
首先是宽带毫米波通信技术。
为了提高传输速率，5G物理层引入了高频率的毫米波通信技术。
这种技术利用了毫米波的大带宽特点，实现了更高的传输速率。
毫米波信号在传输过程中会受到大气衰减和遮挡等影响，因此需要采用波束赋型技术和大规模多输入多输出（MIMO）技术来解决这些问题。
其次是大规模天线阵列技术。
为了克服毫米波传输中的路径损耗和信号衰减问题，5G物理层采用了大规模天线阵列技术。
该技术通过增加天线数量和调整天线之间的距离和角度，可以实现更精准的信号传输和接收，提高了网络的容量和覆盖范围。
此外还有高密度/动态频谱利用技术。
由于无线频谱有限，为了提高频谱的利用效率，5G物理层引入了高密度和动态频谱利用技术。
该技术通过更高的频谱效率来支持更多的用户和设备连接，同时还支持动态分配和共享频谱资源，实现了更灵活的网络配置。
低延迟通信技术是5G物理层的另一个重要技术。
为了满足对实时性要求更高的应用场景，如远程驾驶、虚拟现实等，5G物理层需要实现更低的传输延迟。
该技术通过减少信号传输的时间和提高网络的响应速度来实现低延迟通信。
最后是高可靠性通信技术。
为了提高网络的可靠性，5G物理层引入了多路径传输和自动重传等技术。
这些技术可以有效地减少信号传输过程中的丢包和错误率，提高系统的鲁棒性和可靠性。
5G无线通信网络的物理层关键技术包括宽带毫米波通信技术、大规模天线阵列技术、高密度/动态频谱利用技术、低延迟通信技术和高可靠性通信技术。
这些技术的应用将为5G网络提供更高的传输速率、更大的容量、更低的延迟和更强的可靠性。
wlan物理层协议
WLAN物理层协议一、传输介质WLAN的传输介质通常采用无线电波，包括2.4GHz和5GHz的频段。
这些频段被划分为多个信道，用于传输数据。
传输介质的选择对于WLAN的性能和覆盖范围有着重要的影响。
二、编码和调制编码和调制是WLAN物理层协议中的重要技术。
编码是将数据转换为适合传输的格式，而调制是将低频信号转换为高频信号，以便在无线电波上传输。
常用的编码和调制方式包括OFDM（正交频分复调制）、CCK（补码键控）等。
三、传输速率WLAN的传输速率是指单位时间内传输的数据量。
不同的WLAN标准和设备支持不同的传输速率。
例如，802.11n标准可以实现数百兆甚至数千兆的传输速率。
传输速率是评价WLAN性能的重要指标之一。
四、传输距离和传输质量WLAN的传输距离和传输质量受到多种因素的影响，包括传输介质、编码和调制方式、天线增益等。
一般来说，传输距离越远，传输质量就越差。
为了提高传输距离和传输质量，可以采取一些措施，如增加天线增益、采用高性能的编码和调制方式等。
五、传输方式WLAN的传输方式包括点对点传输和点对多点传输。
点对点传输是指两个设备之间的直接通信，而点对多点传输是指一个设备同时与多个设备进行通信。
不同的传输方式适用于不同的场景和需求。
六、接口标准WLAN的接口标准是用于连接设备和网络的硬件和软件规范。
不同的接口标准支持不同的数据速率、覆盖范围和安全性。
常见的WLAN接口标准包括802.11a/b/g/n/ac/ax等。
接口标准的选择对于设备的兼容性和性能有着重要的影响。
无线网络技术2
ZigBee协议栈体系结构
➢协议栈体系分层架构与协议栈代码文件夹对应表如下：
2.3 各层参考模型
➢ 物理层
物理层通过射频固件和硬件提供MAC层与物理无线信道之间的接口； 物理层包括物理层管理实体PLME，提供调用物理层管理功能的管理 服务接口，并负责维护物理层PAN信息库（PHY PIB）；
2.2 各层主要功能 （1）
➢ 物理层
物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的 接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。
➢ 物理层内容
1)开启和关闭无线收发信机； 2)当前信道的能量检测ED； 3)接收链路质量信息LQI； 4)空闲信道评估CCA； 5)信道频率选择； 6)数据发送和接收。
2.2 各层主要功能 （4）
➢ 应用层
ZigBee应用层包括应用支持子层(APS)、ZigBee 设备对象(ZDO)和制造商所定义的应用对象。 ZigBee应用层除了提供一些必要函数以及为网络 层提供合适的服务接口外，一个重要的功能是 应用者可在这层定义自己的应用对象。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
➢ 应用层内容
应用支持子层（APS）的功能包括：维持绑定表、在绑 定的设备之间传送消息。 ZigBee设备对象（ZDO）的功能包括：定义设备在网络 中的角色(如ZigBee协调器和终端设备)，发起和响应绑 定请求，在网络设备之间建立安全机制。ZigBee设备对 象还负责发现网络中的设备，并且决定向他们提供何种 应用服务。 应用程序框架（AF）：运行在ZigBee协议栈上的应用程 序实际上就是厂商自定义的应用对象，并且遵循规范 （profile）运行在端点1~ 240上。在ZigBee应用中，提供 2种标准服务类型：键值对（KVP）或报文（MSG）。
无线自组织网络3篇
无线自组织网络一、无线自组织网络综述无线自组织网络（Wireless Ad hoc Network，简称WANET）是指在没有任何设备已预先部署的情况下，通过不需要任何网络设备（如路由器、交换机）的辅助，以节点之间的自主协调和通信，在物理范围内建立临时网络。
它是一种分布式、去中心化的通信网络，由多个具有连接、路由和数据转发能力的节点组成，可在不可信任的环境下实现有效的通信。
WANET网络的主要特点是节点随时加入、离开，网络拓扑结构动态变化，同时网络中的节点还要完成路由转发等网络协议功能，网络资源有限，且信息传输会受到信道的干扰影响。
WANET应用广泛，比如：灾难野外通信、军事战场通信、车联网、物流配送、智能家居等领域。
因此，以WANET为研究对象，综述WANET的技术特点和研究进展，对于提高WANET应用的数据传输质量、提升网络安全性、优化网络拓扑结构等方面具有很大的意义。
二、WANET技术特点1. 网络自主建立WANET不需要中央控制，节点可以根据需要自主地建立和拆除连接，构建出网络拓扑结构。
它们之间可以通过广播或目标使命令将信息传递给其他节点，从而有效进行自治通信。
2. 网络动态调整WANET的拓扑结构和节点数量在运行过程中会发生变化，一些节点可能会离开网络并重新加入。
此时，整个网络需要进行调整，以适应网络的变化和节点之间实时连通的需求。
3. 路由机制自动选择WANET中，每个节点都有一定的路由功能。
当数据流动时，它们会动态选择路由以完成数据传输。
通过自动选择最短路径的路由，网络的吞吐量和数据传输效率可以得到极大的提升。
4. 资源有限WANET网络中的节点的资源是非常有限的，主要指存储空间、计算资源和电力。
在资源有限的情况下，如何有效利用每个节点的资源以支持可靠的数据传输是WANET设计的主要难点。
5. 通信受到信道质量的影响WANET中的数据传输主要依赖于无线信道，在移动节点速度和位置变化的情况下，通信质量也会随之改变。
WLAN物理层
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2
4.2 IEEE 802.11协议簇 4.2.2 IEEE 802.11物理层
标准发布时间 工作频段 调制技术 非重叠信道
最大数据速率 无线覆盖范围
兼容性
IEEE 802.11g 2003年
• 引入OFDM，实现54 Mbps的最大数据传输速率 • 向后兼容 IEEE 802.11b 系统 • 工作在2.4~2.4835GHz频段
IEEE 802.11n 2009年
• 引入了多路输入/多路输出 (MIMO) 技术 • 数据传输速度可高达 300~600 Mbps • 工作在2.4~2.4835GHz频段
Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
1
4.2 IEEE 802.11协议簇 4.2.2 IEEE 802.11物理层
IEEE 802.11a 1999年
• 数据传输速率为54、48、36、24、18、12、9或者6Mbps • 工作在5GHz频段
802.11 1997年7月 红外（IR）或
2.4GHz FHSS/DSSS
3
2Mbps
N/A
802.11b
802.11a
802.11g
802.11n
1999年9月
1999年9月
2003年7月
2009年9月
2.4GHz CCK/DSSS
3
5GHz OFDM
12
2.4GHz CCK/OFDM
无线自组织网 教学大纲
无线自组织网教学大纲无线自组织网教学大纲引言无线自组织网（Wireless Ad hoc Network，简称WANET）是一种无线通信网络，由一组移动设备通过无线链路相互连接而成，无需任何基础设施或中央控制节点。
WANET的特点是具有自组织、自配置和自修复的能力，可以在没有固定网络设备的情况下建立起一个临时的通信网络。
本文将探讨无线自组织网的教学大纲，以帮助学生全面了解和掌握这一领域的知识。
一、无线自组织网的基础知识1. 网络拓扑结构：介绍无线自组织网的网络拓扑结构，包括星型、网状和混合型等不同形式的网络结构。
2. 无线传输技术：讲解无线传输技术，如无线电波传播、调制解调、信道编码等，为后续的无线自组织网技术打下基础。
3. 网络协议：介绍无线自组织网的网络协议，包括网络层协议（如IP协议）、传输层协议（如TCP/UDP协议）和应用层协议（如HTTP协议）等。
二、无线自组织网的路由协议1. 传统路由协议：介绍传统的无线自组织网路由协议，如AODV、DSR和OLSR 等，分析其优缺点和适用场景。
2. 基于优化算法的路由协议：探讨基于优化算法的无线自组织网路由协议，如遗传算法、模拟退火算法和蚁群算法等，分析其在网络中的应用和性能。
3. 路由协议的性能评估：介绍无线自组织网路由协议的性能评估方法，包括网络吞吐量、延迟、能量消耗等指标，以及评估方法和工具。
三、无线自组织网的安全性1. 安全威胁与攻击：分析无线自组织网的安全威胁和攻击类型，包括黑客入侵、数据篡改和拒绝服务攻击等，以及其对网络的影响。
2. 安全机制与协议：介绍无线自组织网的安全机制和协议，如身份认证、数据加密和密钥管理等，以保护网络的安全性。
3. 安全性评估与防御策略：讨论无线自组织网的安全性评估方法和防御策略，如入侵检测系统和防火墙等，以应对不断变化的安全威胁。
四、无线自组织网的应用领域1. 紧急救援与灾害管理：探讨无线自组织网在紧急救援和灾害管理中的应用，如在灾区建立临时通信网络，提供实时的信息传输和协调救援工作。
无线自组网与专网LTE双模通信系统的设计与实现
摘要随着社会经济的不断发展，移动的车队、船队等通信系统需要实现多媒体的功能越来越多，可靠稳定的宽带移动通信系统及智能化的通信装备是其发展的关键。
宽带移动通信作为现代调度指挥的基础越发显得重要。
目前，宽带移动通信系统主要采用Wi-Fi、LTE、WiMAX、无线自组网等通信方式，各种方式在具备自身优势的同时，也存在不容忽视的问题。
Wi-Fi同频干扰严重，同技术体制的设备之间影响更为明显。
在实际使用中，无线环境更是千差万别，相邻频段的干扰将明显降低数据传输的效率；LTE无线公网传输时延大、数据易丢失，存在信息安全隐患；WiMAX标准化工作进展缓慢，空中接口标准尚未完成，缺乏网络规范、标准体系不完善等等。
可见，单一通信系统无法满足多样化功能的要求。
课题设计并实现了一种基于无线自组网与专网LTE双模通信系统的终端设备。
包括系统以及终端设备的整体设计，含硬件、软件、网络通信协议，网络通信协议包含物理层、MAC层、网络层等各层自组网和LTE子系统体系的设计。
硬件设计包含电源子系统、自组网基带子系统和CPE基带子系统等。
主要完成的工作如下：1) 完成基于无线自组网与专网LTE双模通信系统平台的设计和实现。
此平台以通用型基带处理器为核心来设计本课题硬件。
实现无线自组网与专用LTE 网络的自主切换。
2) 完成双模系统硬件架构的设计，包括：电源子系统、基带处理子系统、自组网系统、CPE系统和射频子系统等多个子系统。
3）完成双模系统软件及网络系统的设计，包括物理层、链路层、网络层和应用层协议的选择与适配。
4) 完成无线自组网与专网LTE双模通信系统设备的功能验证和系统集成测试，并进行部分性能测试。
本课题设计并实现了无线自组网与专网LTE双模通信系统，实验证明系统功能完善、性能稳定，满足移动通信对网络高带宽、低延时、高可靠（冗余性）的要求；并对未来类似产品开发提供研究参考。
关键词：无线自组网；专网LTE；路由技术AbstractWith the continuous development of the social and economy, mobile communication fleets and other communication systems need to achieve more and more functions, reliable and stable communication systems and intelligent equipment is the key to its development. Broadband mobile communication as the foundation of modern scheduling command all the more important.At present, broadband mobile communication systems mainly use Wi-Fi,LTE,WiMAX,wireless ad hoc networks and other communication methods. Various methods have their own advantages, but there are also problems that cannot be ignored. The Wi-Fi co-channel interference is serious, and the impact between the devices using the same technical system is more obvious. In actual use, wireless environment also differs in thousands ways, interference of the adjacent frequency will decrease the efficiency of data transmission；The LTE wireless public network has the characteristics of large transmission delay, easy data loss, and information security risks. At the same time, the WiMAX standardization work is progressing slowly, the air interface standard has not been completed, the network specification is lacking, the standard system is imperfect, and so on. In brief, a single communication system cannot meet the requirements of diverse functions。
5G无线通信网络物理层关键技术
5G无线通信网络物理层关键技术随着科技的不断进步，人们对于移动通信的需求也越来越高。
5G技术因其高速传输、低时延、大连接性和广覆盖性等特点被广泛瞩目，已经成为未来移动通信的主导技术。
而5G无线通信网络的物理层关键技术是支撑其实现高速、稳定、低延迟、高可靠性通信的重要基础。
下面我们就来了解一下5G无线通信网络物理层的关键技术。
第一、大规模天线数组技术大规模天线数组技术是5G物理层的关键技术之一。
通过使用大规模天线数组技术，可以实现波束赋形（beamforming）技术，提高通信系统的容量和覆盖范围。
大规模天线数组技术可以有效地消除多径效应，抑制信道衰落，降低信号传输的劣势，提高系统容量和覆盖范围。
第二、超高频技术超高频技术是5G物理层的另一个关键技术。
5G网络将使用毫米波和太赫兹波段的超高频频谱，这将大幅提高5G通信系统的传输速率和频谱效率。
超高频技术可以实现更高的带宽和更短的信号传输时延，从而提高通信系统的传输速率和可靠性。
超高频技术还能够实现更高的空间复用效率，提高系统的频谱效率和容量。
通过使用超高频技术，可以实现更高的信道容量和更广泛的覆盖范围。
超高频技术将成为5G物理层的重要技术，以满足未来移动通信的高速传输和大容量需求。
第三、多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术多用户多输入多输出技术是5G物理层的另一个关键技术。
通过使用多用户多输入多输出技术，可以实现更高的频谱效率和更高的空间复用效率。
多用户多输入多输出技术可以实现多个用户同时使用同一频段进行通信，提高通信系统的容量和覆盖范围。
第四、自组织网络（SON）技术自组织网络技术是5G物理层的另一个重要技术。
通过使用自组织网络技术，可以实现更高的网络容量和更高的网络覆盖范围。
自组织网络技术可以实现智能化的网络管理和优化，从而提高网络的性能和可靠性。
第五、全双工通信技术。
[课件]第4讲 无线网络物理层技术1PPT
![[课件]第4讲 无线网络物理层技术1PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/2d4cda810029bd64783e2cc4.png)
无线射频网络的挑战
隐藏站点：C是A的隐藏站点
A感知不到C的传输，由于C的干 扰存在A到B的传输失败
站点C发射机 的覆盖范围
站点A
站点B
站点C
暴露站点：B是C的暴露站点
当站点C发送时，站点B被阻止不 能向站点C发送数据，尽管此时A 是能够成功接收的
隐藏站点和暴露站点给无线媒体接入控制带来的挑战
调制技术
ISM频段
工业、科研、医学 (ISM) 频段
短波广播 FM 广播 红外无线局域网 电视 AM广播 蜂窝电话 (840MHz) NPCS (1.9GHz)
Audio
Extremely Very Low Medium High Very Ultra Super Infrared Visible Ultra- X-Rays Low Low High High High Light violet
表4.11 正交相移键控
四进制相移键控
与BPSK使用两种相位状态不同，QPSK使用四种不同
成的一个符号。 图4.24说明了这四种载波相位，用IQ平面表示了载波 信号的相位，其中I代表同向，Q代表正交或者90相 位。在IQ平面上点与I轴的角度表示相角，到原点的距 离表示信号的幅度。表4.11中表示了00, 01, 11和10这四 个点，即调制星座，它表示了单位幅度的四个载波相 位。
模式要求高的信号强度来实现无差错检测。
实现的复杂度：实现某个特定技术与硬件成本直接相
关。可以在某些方面用软件来实现调制的复杂性，减 少的频谱效率
调制分类：
ASK：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和1(+5v) FSK：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)
5G无线通信网络物理层关键技术
5G无线通信网络物理层关键技术5G无线通信网络物理层是指5G网络的基础物理层技术，涉及到无线信号的调制编码、多天线技术、波束赋形、碰撞避免等多个关键技术。
下面将依次介绍这些关键技术。
无线信号的调制编码是指将数字信号转换为无线信号的过程。
在5G网络中，使用更高阶的调制方式和更高的调制符号数量，以实现更高的传输速率和更大的数据传输容量。
采用更加先进的前向纠错编码技术，可以提高信号传输的可靠性。
多天线技术是指在发送和接收端采用多个天线来传输和接收无线信号。
一方面，通过多天线技术可以显著提升信号传输的速率和容量。
多天线技术还可以提高信号的覆盖范围和抗干扰能力。
常用的多天线技术包括多输入多输出（MIMO）和大规模天线阵列（Massive MIMO）。
波束赋形是指在发送端利用多个天线发射出经过精确计算和处理的信号波束，从而将无线信号更加精确地指向特定的接收端。
通过波束赋形技术，可以实现高速率和高质量的无线通信，同时减少了信号的干扰和多径效应的影响。
碰撞避免是指在多个用户同时发送信号时，采取措施避免他们的信号互相干扰。
传统的碰撞避免技术采用固定的时间和频率分配方案，但在5G网络中，采用更为灵活的动态分配方案，通过智能化的算法根据实时情况进行分配，从而提高系统的容量和效率。
除了以上几个关键技术，还有其他一些物理层关键技术也在5G网络中得到了广泛应用，如全双工通信技术、超密集组网技术、高频波段利用技术等，这些技术都为5G网络的高速率、低延迟和大容量提供了有效的支持。
5G无线通信网络物理层关键技术在提高传输速率、容量和可靠性方面发挥着重要作用，为5G网络的高速、高质量的通信提供了坚实的基础。
这些关键技术的不断发展和创新将极大地推动5G网络的发展和应用。
无线传感器网络中的自组网技术研究
无线传感器网络中的自组网技术研究第一章引言在现代社会中，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已被广泛应用于各种领域，如环境监测、智能物流、军事侦察等。
WSN由大量分布式的传感器节点组成，这些节点通过无线通信协作工作，完成对目标环境的共同监测和信息传输。
自组网技术作为WSN中的核心基础技术，能够实现节点之间的自主组网和自动配置，提高网络性能和可靠性。
第二章 WSN中的自组网技术概述2.1 自组网技术的定义自组网技术（Self-Organization Technology）是指传感器节点自主、自动地组织成为一个更大规模的网络，无需人工干预。
通过自组网技术，WSN能够灵活地适应网络拓扑变化和节点的动态加入和离开。
2.2 自组网技术的特点自组网技术具有以下特点：（1）去中心化：在WSN中，各个节点具有相同的功能和地位，没有中心节点的存在。
（2）自治性：节点能够自主地进行网络组织和配置，无需人工干预。
（3）灵活性：自组网技术能够适应节点加入和离开、网络拓扑变化等不可预知的情况。
（4）有效性：自组网技术能够提高网络的性能和可靠性，减少能耗和数据传输延迟。
第三章 WSN中的自组网技术研究方向3.1 节点自组织机制研究节点自组织机制是WSN中实现自组网的基础，目前的研究主要集中在节点选择、拓扑构建和路由选择等方面。
通过合理的节点选择和拓扑构建算法，可以实现高效的网络组织和数据传输；而路由选择算法则主要用于确定数据传输的路径，提高网络的可靠性和延展性。
3.2 网络管理与优化技术研究WSN中的网络管理与优化技术旨在降低网络的能耗、提高网络的可靠性和安全性。
目前的研究主要包括网络拓扑控制、资源管理和能量优化等方面。
网络拓扑控制通过调整节点之间的连接关系，减少网络的能耗和传输延迟；资源管理则主要用于分配网络资源，保障网络的服务质量；能量优化技术用于延长节点的寿命周期，提高网络的可持续性。
无线自组网路由协议
无线自组网路由协议篇一：无线自组网设计思路无线自组网设计思路1．无线自组网的协议栈描述根据Ad hoc网络的特征，参考OSI（Open System Interconnect）的经典七层协议模型及TCP/IP的体系结构，一般将Ad hoc网络的协议栈划分为5层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
各层的功能可描述如下： 1.1物理层物理层的功能包括信道的区分和选择、无线信号的检测和调制/解调等。
由于多径传播带来的多径衰落、码间干扰，以及无线传输的空间广播特性带来的节点间的相互干扰，使得Ad hoc网络传输链路的带宽容量很低。
因此，物理层的设计目标是以相对低的能量消耗，获得较大的链路容量。
为了实现这样的目标，需要采用先进的调制/解调、信道编码、多天线、自适应功率控制、干扰抵消以及速率控制等技术。
1.2数据链路层MAC子层控制着移动节点对于共享无线信道的访问，它包括两方面功能，一是信道的划分，即如何把频谱划分为不同的信道；二是信道分配，即如何把信道分配给不同的节点。
信道划分的方法包括频分、时分、码分或这些方法的组合。
在Ad hoc网络中，为了克服无线网络中的隐藏终端和暴露终端的问题，通常采用的信道接入机制包括了随机竞争机制、轮询机制、动态调度机制等。
LLC子层负责向网络提供统一的服务，屏蔽底层不同的MAC方法。
具体包括数据流的复用、数据帧的检测、分组的转发/确认、优先级排队、差错控制和流量控制等。
1.3网络层网络层需要完成邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互连的功能。
邻居发现主要用于收集网络拓扑信息。
路由协议的作用是发现和维护去往目的节点的路由，将网络层分组从源节点发送到目的节点以实现节点之间的通信。
路由协议包括单播路由和多播路由协议，此外还可以采用虚电路方式来支持实时分组的传输。
1.4传输层传输层向应用层提供可靠的端到端服务，使上层与通信子层（下三层的细节）相隔离，并根据网络层的特性来高效的利用网络资源。
wlan标准中,物理层标准设计的内容
wlan标准中,物理层标准设计的内容文章标题：深度解读WLAN标准中物理层标准设计的内容在当今信息化社会中，无线局域网（WLAN）已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
在WLAN的标准化过程中，物理层标准设计起着至关重要的作用。
本文将对WLAN标准中物理层标准设计的内容进行深度解读，以帮助读者更好地理解WLAN技术的发展和应用。
一、物理层标准设计的基本原理1.1 无线信号传输原理在WLAN中，物理层标准设计首先要考虑的是无线信号的传输原理。
无线信号的传输涉及到调制解调、信道编码、功率控制等一系列技术，而这些技术都是为了在无线环境中实现可靠的数据传输而设计的。
1.2 信道复用与频谱利用另外，物理层标准设计还需要考虑到信道复用与频谱利用的问题。
如何有效地利用有限的频谱资源，是物理层标准设计的一个重要挑战，需要采取多址接入技术和频谱分配策略来解决。
二、WLAN标准中物理层标准设计的内容2.1 802.11系列标准WLAN标准中物理层标准设计的内容主要体现在IEEE 802.11系列标准中。
这些标准包括了无线局域网的各个方面，其中物理层标准设计涉及到了调制方式、频率范围、传输速率等方面的规定。
2.2 物理层技术在物理层标准设计的内容中，涉及到了一系列的物理层技术，例如OFDM调制、MIMO技术、波束赋形技术等。
这些技术在WLAN中起着至关重要的作用，可以提高数据传输速率和通信质量。
三、WLAN标准中物理层标准设计的展望3.1 新一代无线技术随着5G技术的发展和应用，无线通信领域正在迎来新一轮的技术革新。
基于这一背景，WLAN标准中物理层标准设计也将会面临新的挑战和机遇，需要更加注重对频谱资源的利用效率和传输速率的提升。
3.2 物联网与WLAN融合另外，随着物联网技术的逐渐普及，WLAN与物联网的融合也将成为未来无线通信发展的一个重要方向。
物理层标准设计需要更加关注低功耗、大连接数、广覆盖等特点，以满足物联网应用对于无线通信的需求。
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60、人民的幸福是至高远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
无线自组织网 教学大纲
无线自组织网教学大纲无线自组织网教学大纲一、引言随着信息技术的快速发展，无线通信技术已经成为现代社会的重要组成部分。
无线自组织网作为一种新兴的无线通信网络形式，具有自动组网、灵活性强、适应性好等特点，正在逐渐引起人们的关注和重视。
本教学大纲旨在介绍无线自组织网的基本概念、原理和应用，培养学生对无线自组织网的理解和应用能力。
二、基本概念1. 无线自组织网的定义和特点无线自组织网是一种由无线节点自主组织和管理的网络，其节点之间通过无线链路进行通信。
它具有自动组网、自我配置、自我修复、自我优化等特点，能够在无线环境中实现高效的通信和资源共享。
2. 无线自组织网的组成和结构无线自组织网由多个无线节点组成，这些节点可以是移动设备、传感器、车辆等。
节点之间通过无线链路进行通信，形成一个自组织的网络结构。
节点之间可以根据需要建立临时的连接，实现信息的传输和共享。
三、原理和技术1. 自组织网络的建立和维护无线自组织网的建立和维护是实现其自组织能力的关键。
通过节点之间的自动发现、邻居关系的建立和维护，可以实现网络的自组织和自适应。
2. 路由和转发技术在无线自组织网中，节点之间的通信需要通过路由和转发来实现。
常用的路由和转发技术包括跳数最小路径算法、基于位置的路由算法等，这些技术可以提高网络的传输效率和可靠性。
3. 资源管理和优化无线自组织网中的资源包括带宽、能量等，如何合理地管理和优化这些资源是提高网络性能的关键。
通过动态资源分配、功率控制等技术，可以实现资源的有效利用和网络性能的优化。
四、应用领域1. 物联网无线自组织网在物联网中有着广泛的应用。
通过无线节点的自组织和自适应能力，可以实现物联网中大规模设备的连接和数据的传输，为物联网的发展提供了技术支持。
2. 紧急救援无线自组织网在紧急救援中也有着重要的应用。
通过无线节点的自动组网和自我修复能力，可以在灾难区域快速建立通信网络，提供紧急救援的支持。
3. 军事通信无线自组织网在军事通信中具有重要意义。
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第二章 无线自组网的物理 层技术许炜阳 weiyangxu@ 重庆大学通信工程学院 通信工程系第二章 无线自组网的物理层技术2.1 物理层技术概述 2.2 无线传输技术 2.3 无线传输自适应技术2.1 物理层技术概述物理层的定义ISO在OSI参考模型中对物理层的定义是：物理层为建 立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物 理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。
物 理层的媒体包括：架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道 等。
ISO在OSI参考模型中说明，物理层是第一层，是整个 开放系统的基础，向下直接与物理传输媒质相连接。
物理 层协议是各种网络设备互连时必须遵守的底层协议。
物理 层具有对数据链路层屏蔽物理传输介质的特征，以便对高 层协议有更大的透明性。
2.1 物理层技术概述物理层的主要功能为数据终端设备提供传送数据的通路：数据通路可以 是一个物理媒体，也可以是多个物理媒体连接而成。
一次 完整的数据传输，包括激活物理连接，传送数据，终止物 理连接。
所谓激活，就是不管有多少物理媒体参与，都要 在通信的两个数据终端设备间连接起来，形成一条通路。
传输数据：物理层要形成适合数据传输需要的实体， 为数据传送服务。
一是要保证数据能在其上正确通过，二 是要提供足够的带宽(是指每秒钟内能通过的比特数)，以 减少信道上的拥塞。
传输数据的方式能满足点到点，一点 到多点，串行或并行，半双工或全双工，同步或异步传输 的需要。
2.1 物理层技术概述无线自组网物理层标准到目前为止，Ad Hoc网络物理层主要参考来自构建 无线局域网的各种标准，其中包括IEEE802.11系列、蓝 牙、HiperLAN等标准定义的物理层。
无线自组网物理层设计重点无线通信频段的选择 无线传输技术 无线传输的自适应技术2.1 物理层技术概述无线自组网中的无线传输技术 OFDM DSSS FHSS UWB 正交频分复用 直接序列扩频 跳频扩频 超宽带 (802.11g, 11a) (802.11b) (Bluetooth) (802.15.3a)2.1 物理层技术概述无线自组网中的无线传输自适应技术自适应编码调制 功率控制 多天线技术 混合ARQ2.2 无线传输技术2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.3 超宽带（UWB） 2.2.3 超宽带（UWB）2.2.1 正交频分复用（OFDM）无线通信的发展趋势More users, more servicesHigh data rate!!!2.2.1 正交频分复用（OFDM）多径时延扩展LOS: line of sight每条电波经过的距离各不相同，因而到达接收机的时 间、相位也都不同。
不同相位的信号叠加，使得信号幅度发 生剧烈变化，产生多径衰落（multipath fading）。
当信号速率较高，其带宽超过相干带宽时，通过信道后各频率分量的变化不一致，引起波形失真，发生频率选择性衰落；反之，当信号带宽远小于相干带宽时，可以近似认为通过信道后High bandwidth efficiency!!!QPSK16QAM 串并转换增大符号持续时间，可以有效对抗符号间干扰。
64QAM其中：N表示子载波的个数；T表示OFDM符号的持续时间；（i＝0,1,2,…,N-1）是分配给每个子信道的数据符di是第i个子载波的载波频率；rect(t)为矩形函数。
号；fisinc function接收端删除CP，用FFT对各个子载波信息流解调，转换为串行数据流后，再解调译码恢复信号。
当然，这样做牺牲了带宽，带来了能量损失（CP越长，能量损失就越大）。
2.2 无线传输技术2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.3 超宽带（UWB） 2.2.3 超宽带（UWB）2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)Spread Spectrum基本概念通过扩展频谱的方法传输数据； 发射信号占有的频带宽度远大于所传信息所必需的最小 带宽； 频带的展宽是通过扩展功能(编码及调制)来实现的，与 所传信息数据无关，并只有发射机和接收机知道； 在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩以及恢 复所传信息数据； 标准的调制方式，比如频率调制也扩展了原始信号的频 谱，但它们不完全满足上述条件，因此不能称为扩频系 统。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)Spread Spectrum的优点窄带干扰抑制降低能量密度与传统方式相比较，扩频信号被扩展到很宽的频谱上，扩频信号好 像被“埋藏在噪声”中，因此很难被检测。
提高时间分辨率扩频信号可以用于精确测距和定位，利用脉冲在信道中的传输时延 计算出传播距离，测量的不确定度与脉冲信号带宽成反比。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)扩频技术的分类直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）所传送的信息符号经伪随机序列编码后对载波进行调制。
伪 随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱 宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。
频率跳变扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum）载波信号频率受伪随机序列的控制，快速地在给定的频段中跳 变，此跳变的频带宽度远大于所传送信息的频谱宽度。
跳时将时间轴分成周期性的时帧，每帧内分成许多时片。
在一帧 内哪个时片发送信号由伪码控制，由于时片宽度远小于信号持续时 间从而实现信号频谱的扩展。
混合扩频2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（DSSS）直接序列扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发 送端去扩展信号的频谱。
接收机用相同的扩频码序列去进行解 扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（续）2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（续）处理增益（Processing Gain）处理增益定义为扩频带宽与传输数据所需要最小带宽的 比值，也被称作扩频因子（Spreading Factor）：处理增益反映了扩频系统接收信噪比的改善程度。
它定量地 描述了扩频系统相对于原来系统的性能增益。
无论在何种用 途的扩频系统中，处理增益扩频系统相对于窄带系统优越性 的重要参数。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（续）2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（续）2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)直接序列扩频（续） Shannon equation:香农公式表明信道容量由信道带宽和信噪比决定。
在给定 的传输速率C（信道容量）不变的条件下，频带宽度W和信 噪比P／N是可以互换的。
即可通过增加频带宽度的方法， 在较低的信噪比情况下传输信息。
扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重 要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)跳频序列扩频（FHSS）扩频技术的另外一种实现方式称为跳频（FH－Frequency Hopping），它通常与M进制频移键控调制（MFSK）联合使 用。
具体思想是：用一定码序列进行选择的多频率频移键 控。
也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波 频率不断地跳变，所以称为跳频。
在常规的MFSK系统中，数据调制固定频率的载波；而跳频系 统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频 码的组合去进行选择控制，不断跳变。
跳频扩频的带宽可达数吉赫兹，远远高于直接序列扩频所能 达到的带宽，所以有更高的处理增益。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)跳频序列扩频（续）举例：假设跳频带宽为900MHz，频率间隔为100KHz，那么频率字所 需的PN序列码片的最小数目为log2(9x108/105)=14。
2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)跳频序列扩频（续）快跳频（FFH）与慢跳频（SFH）快跳频是指在一个符号传输时间内有多个频率跳变；而 慢跳频则是指在一个跳变时间内有多个符号传输。
注意快跳 频可以提供频率分集，因此有更好的鲁棒性。
FFHSFH2.2.2 扩展频谱技术 (DSSS、FHSS)DSSS vs. FHSS扩频技术 应用 优点 缺点DSSSFHSS同 样 发 送 功 率 通 信 距 离 同样发送功率通信 远，民用产品丰富。
距离较近，多用于 军事。
抗干扰能力强，可以保证 抗干扰能力最强， 长 距 离 通 信 ， 传 输 速 率 频谱利用率稍高。
高。
保密性高，不会对其 他通信系统造成干扰。
占用频率资源比较多。
对 对其他通信系统有 超 过 容 限 的 干 扰 无 能 为 干扰。
力。
2.2.3 超宽带 (UWB)2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.1 正交频分复用（OFDM） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.2 扩展频谱技术（DSSS、FHSS） 2.2.3 超宽带（UWB） 2.2.3 超宽带（UWB）2.2.3 超宽带 (UWB)UWB技术概述UWB技术是一种与常规无线电完全不同的通信方式，它采用极窄 的脉冲信号实现无线通信。
现代意义上的UWB技术出现于十九世纪六十年代，当时主要应用 于军事雷达和定位设备中。
到1989年，美国国防部将窄脉冲通 信正式命名为超宽带-UWB。
上世纪90年代以来，随着现代信号处理技术和集成电路的迅猛 发展，使UWB技术在商业和民用领域的广泛应用成为可能。
2002 年 2 月 UWB 技 术 首 次 获 得 了 美 国 联 邦 通 信 委 员 会 (FCC, Federal Communications Commission)的批准用于民用通信， 批准将3.1-10.6GHz的免授权频带分配给UWB使用。
自此之后， UWB技术开始引起业界的广泛关注，成为科研机构、大公司和高 等学校的研究热点。
2.2.3 超宽带 (UWB)UWB带宽的定义FCC对UWB的定义带宽大于500MHz，或相对带宽(-10dB带宽)大于20%美国国防高级研究计划署(DARPA)对UWB的定义相对带宽(-20dB带宽)大于25%相对带宽定义：2.2.3 超宽带 (UWB)UWB的两种实现方式脉冲UWB（IR-UWB，Impulse Radio UWB）IR-UWB采用窄脉冲序列携带信息，直接通过天线传输，不需 要对正弦载波进行调制，因而实现简单，是UWB技术早期采 用的方式。