车载移动通信复习题汇总

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典型的汽车总线网络
低端控制系统:包括仅需要简单串行通信的ECU、智能传 感器、执行器等,这是LIN总线最适合的领域。 底盘及车身控制系统:包括传统的车身控制和动力传动控 制,电喷ECU控制系统、ABS、自动变速箱等。这是CAN的 特长。 高安全线控系统(X-By-Wire):包括安全性要求很高的刹 车和转向系统,通讯要求高容错性、高可靠性和高实时性。 主要协议有TTCAN、FLexRay、TTP等。线控汽车没有传统 的机械或液压系统作为备份,这不但要对传统节点做创新 性的ECU替代,而且传统的CAN总线也不再适用。 信息娱乐系统:要求有高速率和高带宽,如媒体播放器、 导航系统等信息娱乐设备之间的互连需要更高速通信协议。 目前主流协议有MOST (Media Oriented System Transport )、D2B和IDB-1394等。
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网络化汽车的优点
①采用网络式结构,只需一根通信电缆连接, 减少了线束连接,减轻车体质量; ②无须配电柜,部件数量减少,可靠性能提高; ③可实现实时诊断、测试和报警,实现集中显 示、历史查询和自诊断等功能,使汽车具有准 黑匣子功能; ④电气信号传递性质发生了变化,由功率型转 变为“逻辑”型; ⑤系统的扩展性强等。
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FlexRay 网络拓扑结构:双通道总线型结构、双通道星型结构 总线、星型混合拓扑结构
FlexRay是基于时间触发、高速率的通信协议;
FlexRay总线支持两个通信信道A和B。每个通信信道的速度可以 达到10Mbps。这两个信道主要是用于冗余和故障容错的信息 传输,但在对容错功能要求不高仅对速率有要求的系统中, 两个信道可用于传输不同的信息,从而通信速率就可以达到 20Mbps。 带宽可调,通过对通信控制器的配制,可在10Mbps、8Mbps、 5MMbps及2.5Mbps的速率下工作,提高了带宽的灵活性, 适用更多的应用场合; 可以通过冗余和非冗余通信构建多种拓扑结构:总线型、星形 和混合型等。 通信方式可采用时间触发和事件触发相结合的方式; 支持光物理层和电物理层。
LIN是一种低成本的串行通讯网络用于实现汽车中的分布 式电子系统控制。LIN 的目标是为现有汽车网络(例如 CAN 总线)提供辅助功能,因此LIN总线是一种辅助的总 线网络。在不需要CAN 总线的带宽和多功能的场合比如智 能传感器和制动装置之间的通讯使用LIN 总线可大大节省 成本。LIN 总线应用在汽车中的联合装配单元,如门、方 向盘、座椅、空调、照明灯、湿度传感器、交流发电机等。 对于这些成本比较敏感的单元,LIN 可以使那些机械元件 如智能传感器、制动器或光敏器件得到较广泛的使用。这 些元件可以很容易的连接到汽车网络中并得到十分方便的 维护和服务。在LIN 实现的系统中,通常将模拟信号量用 数字信号量所替换,这将使总线性能优化。
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Can总线存在的问题
(1)
某参数从全局来看实时性较低,一开始分配到的优 先权就不高。 (2) 就算分配给这个参数的优先权最高,但节点着手发 送它的时候,却发现前一个非实时性数据还没有传完, 于是必须等到下一次总线空闲时才能通信,实际上这个 参数还是被搁置了起来。 (3) CAN是多主总线,每个节点都能自主建立通信。节 点较多的CAN一旦用于实时控制,目前只能以事件触发 方式工作的CAN控制器,根本无法应付“暴风骤雨”式 的中断请求。 (4)汽车内联网所涉及的节点种类繁多、通信任务繁忙。 以现阶段CAN控制器的处理能力,需要大容量的存储器 来缓存和保留信息。
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三大移动终端开发系统
特点:1.Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统, 主要使用于便携设备。系统开放,甚至源代码是开放的;资源多, 由于普及率高,开发者多,应用资源也多;创新多,各Google、 手机厂家和Rom开发者都不断推出新的UI,引入很多创新功能; 界面友好,操作体验不错 2.Windows Phone是微软发布的一款手机操作系统,它将微 软旗下的Xbox Lwenku.baidu.comve游戏、Zune音乐与独特的视频体验整合至 手机中,Windows Phone具有桌面定制、图标拖拽、滑动控制 等一系列前卫的操作体验。 3.苹果iOS是由苹果公司开发的手持设备操作系统,系统专用于 iphone手机,手机界面一致,可以统一进行升级和更新;系统 优化好,效率高,运行流畅,操作体验好,对硬件的要求相对低 一些;安全性高
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车载通讯系统(Telematics )
Telematics是以无线语音、数字通信和人造卫星的 GPS系统为基础,通过汽车交换信息的技术。通过定位 系统和无线通信网,向驾驶员和乘客提供交通信息、应 付紧急情况的对策、远距离车辆诊断和互联网(金融交 易、新闻、电子邮件等)服务。 Telematics特点在于大部分的应用系统位于网路上 如通讯网路、卫星与广播等,而非汽车内。驾驶者可 运用无线传输的方式,连结网路传输与接收资讯与服 务,以及下载应用系统或更新软体等,所耗的成本较 低,主要功能仍以行车安全与车辆保全为主。
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空闲信道选取方式及特点 (1)专用呼叫信道方式; 处理呼叫速度快, 但占用专门呼叫信道, 信道 利用率低, 适合大容量系统。900MHz蜂窝移 动电话采用此种方式。 (2)标明空闲信道方式 : 所有信道都可用于通话, 信道利用率高, 主呼、 被呼在同一信道, 处理呼叫快。但多个用户发起 同时呼叫的同抢概率大。适合小容量系统。
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车载总线CAN总线 网络拓扑结构:采用总线型拓扑结构 特点:多主站依据优先权进行总线访问; 无破坏性的基于优先权的仲裁; 借助接收滤波的多帧传送; 远程数据请求; 配置灵活性; 全系统数据相容性; 错误检测和出错信令; 发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重新 发送; 暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱
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信号与系统
信号是消息的表现形式和传输载体,消息 是信号的具体内容: (1)杀敌时的鼓声就是一个信号,他要传达的信息
是冲锋陷阵、奋勇杀敌。 (2)仗打得差不多的时候的锣声也是一个信号,传 达的信息是鸣金收兵,咱不打了。 (3)灯塔上的灯光是信号,它要传达的信息可能是 此处有暗礁,请绕行!
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移动通信与无线通信
合并技术分类
选择式合并(selective combining):选择具有 最大SNR的分支 最大比合并(maximum ratio combining):所 有分支依据其SNR进行加权相干合并 等增益合并(equal gain combining):所有分 支等权重相干合并 开关式合并(switching combining):又称扫描 式分集,顺序扫描各支路接收信号的瞬时包络, 直到某一支路的瞬时包络高于预定门限。
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LIN总线
网络拓扑结构:采用主从结构,即一个主机多个从机
设备的硬件成本低:基于普通UART(通用异步收发 器) /SCI(串行通信接口)接口的低成本硬件, 几乎所有的微控制器都具备LIN必须的硬件; 保证信号传输的延迟时间; 低成本的单线设备; 传输速率可达20Kb/s,传输距离40m; 不需改变LIN从节点的硬件和软件就可以在网络上增 加节点
抗衰落三大措施:
分集 均衡 信道编码
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软容量与软切换
软容量:蜂窝系统的全部用户共享一个无线信道, 用户信号的区分只靠所用码型的不同,因此当蜂 窝系统的负荷满载时,另外增加少数用户只会引 起话音质量的轻微下降,而不会出现阻塞现象。 蜂窝系统的这种特征,使系统容量与用户数之间 存在一种“软”的关系,这就是蜂窝系统的“软 容量”。 软切换是指切换初始阶段,新旧基站同时为移动 台提供服务,直到移动台与新的基站建立起良好 的通信链路,才中断与旧基站之间的连接。
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车载网络系统概述 汽车网络拓扑结构
总线型网络 星型网络 环型网络 混合型网络
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汽车总线工作原理 总线的工作原理当总线空闲(其他器件连 接在总线上)且一个器件要与目的器件通 信时,发起通信的器件驱动总线,发出地 址和数据。其他连接在总线上的器件如果 收到与自己相符的地址信息后,即接收总 线上的数据。发送器件完成通信,将总线 让出。
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移动通信信道的三大损耗
路径损耗—俗称路损 慢衰落损耗—俗称慢衰 快衰落损耗—俗称快衰
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信道衰落
移动信道三大效应形成三大衰落:
阴影效应:建筑物或地形起伏等的阻挡,使接收信号 幅度降低 多径效应:经过直射、散射、反射等多种传播路径的 信号在接收端进行叠加,造成多径衰落 多谱勒效应:频率偏移或收发信机的随机移动性造成 的谱扩展
汽车总线按位置划分
内部总线:微机内部各外围芯片与处理器之间的 总线,用于芯片一级的互连; 系统总线:是微机中各插件板与系统板之间的总 线,用来连接微机各功能部件而构成一个完整微 机系统的; 外部总线:是微机和外部设备之间的总线,微机 作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息 与数据交换,它用于设备一级的互连
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移动通信系统的分类
按工作方式分类---单工双工(TDD,FDD) 半双工 按多址方式分类---FDMA,TDMA,CDMA,SDMA 按信号形式分类---模拟网和数字网 按覆盖范围分类---城域网,局域网和个域网 按业务类型分类---电话网、数据网、综合业务网、 多媒体 按服务特性分类---专用网,公用网 按使用环境分类---陆地通信、海上通信、空中通信 按使用对象分类---民用系统、军用系统
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MOST多媒体网络
采用多种拓扑结构,包括星形和环形或菊花链 。
特点
MOST利用一根光纤,最多可以同时传送15个频 道的CD质量的非压缩音频数据。在一个局域网 上,最多可以连接64个节点(装置)。 抗干扰性强 高速 低成本 即插即用 能够适应多种数据
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LIN总线用在车身系统中
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分集方法
宏分集:蜂窝小区的顶点上设立多个基站,从不同方向同时与一 个移动台通信。 微分集:利用信号在空间, 频率, 极化,场强,角度和时间上的相 互独立性来减小快衰落的分集技术。 • 空间分集:利用多径信号在空间上的独立性,采用多个天线分 别接收各多径信号。 • 极化分集: 利用不同极化的接收信号,采用不同极化天线分别 发送和接收信号。是空间分集的特殊情况,但天线距离可以做 的比较小。 • 频率分集:用两个以上载频传输同一个信号。 • 场分量分集:通过接收电磁波不同场强分量。 • 角度分集:利用方向性极好的天线从发射和接收两方面实现分 集,适合于频率较高的情况。 • 时间分集:利用信号在时间上的独立性发射和接收时实现分集。
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多址技术
FDMA—频分多址 TDMA—时分多址 CDMA—码分多址 SDMA—空分多址 OFDMA—正交频分多址 随机多址(ALOHA)
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无线资源——资源的稀缺性
无线资源分类: 频率资源 时间资源 码域资源 空间资源 功率资源 无线资源不是取之不尽、用之不竭的公共资源,其有 限性日益凸显。而人类对无线资源的需求却急剧膨胀, 各种无线电技术与应用的竞争愈加激烈,使无线资源 的稀缺程度不断加大。
区别于联系 1.移动通信是点与点通信,移动通信是基于通 信网的通信 2.无线通信一般是单工,移动通信一般是双工 通信 3.无线通讯信息是开放的,移动通讯信息是定 向的 4.无线通信频率利用率低,移动通信频率利用 率高
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慢衰与快衰
快衰落消耗主要是反映小范围移动的接收 电平平均值的起伏变化趋势。快衰引起的 电平起伏变化服从瑞利分布、莱斯分布和 纳卡伽米分布,它的起伏变化速率比慢衰 落要快,所以称为快衰。 (1)时间选择性衰落 (2)空间选择性衰落 (3)频率选择性衰落
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慢衰落(又称阴影衰落)
它是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的 阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中 等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生 的损耗,一般遵从对数正态分布。 慢衰落产生的原因: (1)路径损耗,这是慢衰落的主要原因。 (2)障碍物阻挡电磁波产生的阴影区,因此慢衰 落也被称为阴影衰落。 (3)天气变化、障碍物和移动台的相对速度、电 磁波的工作频率等有关。
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