太原理工大学物联网通信考试总结

太原理工大学物联网通信考试总结4、6章张翔宇5 章）欢迎加入！第一章、通信原理（重点）1、通信系统的组成1、发送端：把各种可能转换的消息转换成原始电信号2、信道：信号传输的通道3、接收端：从接收信号中恢复出相应的原始信号4、噪声源：信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示2、通信系统分类1、按消息的物理特征分类电报通信、电话通信、数据通信、图像通信等系统2、按调制方式分类基带传输和频带传输3、按信号特征分类模拟通信和数字通信4、按传输媒介分类有线和无线5、按信号复用方式分类即频分复用、时分复用和码分复用3、通信方式1、单工通信指消息只能单方向传输的工作方式2、半双工通信指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发的工作方式3、全双工通信指通信双方可同时进行收发消息的工作方式4、串行传输指将数字信号码元序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输5、并行传输择时将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输4、信息及其度量（必考）1、消息中的信息量与消息发生的概率相关，消息出现概率越小，则消息中包含的信息量就越大2、消息中所含信息量I是出现该消息的概率P(x)的函数 I= logn(1 / P(x))=∑P(xi)log2P(xn)(bit/符号)6、若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量的和，即I[P(x1)P(x2)…] = I[P(x1)] + I[P(x2)] +例题1：一信息源由4个符号0,1,2,3组成，它们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8，且每个符号出现都是独立的。

试求某个消息10的信息量。

解法1：在此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现13次，3出现7次，消息共有57 个符号。

（统计符号数）（第一步必做）其中出现0的信息量为23log28/3 =33 bit（出现次数乘等概率的信息量为它的信息量）出现1的信息量为14log24 =28bit 出现2的信息量为13log24=26 bit出现3的信息量为7log28 =21bit故该消息的信息量为 I=33 +28 +26 +21 =108 bit （全部相加）平均一个符号的信息量应为 I/符号数 =108/57 =1、89 (bit)（信息量除以符号数等于平均一个符号的信息量）解法2：若用熵的概念计算，则有 H= (3/8)[－log2(3/8)] + (1/4)[－log2(1/4)] + (1/4)[－log2(1/4)]+ (1/8)[－log2(1/8) ] =1、906 (bit)则该消息所含信息量为 I=57 x1、906 ≈108、64 (bit)例题2：设剧院有1280个座位，分为32排，每排40座。

现欲从中找出某人，求以下信息的信息量。

1）某人在第10排；2）某人在第15座；3）某人在第10排第15座。

解：在未知任何信息的情况下，此人在各排的概率可以认是相等的，他坐在各座号上的概率也可以认为是相等的，故1)“某人在第10排”包含的信息量为log2 (1/40)≈5、32 (bit)3)“某人在第10排第15座”包含的信息量为100m，覆盖范围是相隔1MHz的79个通道2、蓝牙技术的网络组成蓝牙设备在组网中可同时与其他7个设备构成蓝牙微网、多个微网又可互连成自组织的分散网、1个蓝牙设备可同时加入8个不同的微网，每个微网分别有1Mbps的传输频宽3、蓝牙通信协议专用协议：专用协议位于协议栈的底部，从下到上分别是蓝牙无线通信层、基带层、链路管理协议、逻辑链路控制与适配协议、服务发现协议、RFCOMM层、电话控制协议通用协议：在专用层之上可以承载PPP、 TCP/IP、UDP/IP、WAP等互联网通用高层协议4、蓝牙技术应用移动电话、计算机、电子设汽车应用、医疗监护应用、智能住宅3、、ZigBee1、ZigBee的特点低功耗、端到端信息传输时延短、可靠的数据传输、网络可拓展容易大、安全性较高、成本低、优良的网络拓扑能力具有星型网、网状网和树型网等三种网络结构分为全功能设备和精简功能设备两种RFD协议栈简单且内存更小，只能与某个FFD进行交换，并只能存在星型拓扑结构中；FFD具有完备的协议功能，能与其传输范围内的任意节点进行交互2、 ZigBee的协议层结构物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层3、物理层的主要功能收发信机状态控制、能量检测、链路质量指标、空闲信道评估、信道频率选择、数据发送及接收。

4、媒体访问控制层帧结构、信标的生成及同步数据帧、确认帧、MAC层命令帧、信标帧。

信标：用于与相关设备同步及其他目的 PAN的关联与取消关联机制用于支持自组织目的，可支持自动建立星状网，还允许自组织对等网支持设备安全加密提供三级安全性：无安全性方式、接入控制清单（ACL）、属于高级加密标准（AES）的对称密码CSMA-CA信道接入机制保障时隙机制、建立可靠链接5、网络层设备加入和离开网络、基于每个帧提供安全机制、路由、路由的发现和维护、邻居节点设备的发现、邻居节点设备的信息登记6、应用层应用支持子层、ZigBee设备对象层、应用框架7、 ZigBee的应用在家庭、楼宇自动化领域的应用、在医学领域的应用、在传感器网络领域的应用、工业控制领域的应用、在农业领域的应用4、射频识别技术RFID1、射频识别技术RFID：通过无线电讯号识别特定目标，并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触2、 RFID的网络架构信息接入层：标签、阅读器及边缘节点，完成数据采集功能息分析层：包括Event Sever，对上报的数据进行过滤，分析处理。

对上层的命令进行解析信息传递层：可以是TCP/IP、NGN网络，或某种闭环网络。

根据应用类型进行选择业务应用层：包括网络管理服务器、AAA（鉴权、认证）、应用服务器、命令解析服务器、物品地址解析服务器，及数据库等3、RFID的标签类别被动式：没有内部供电电源，其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动。

当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读取器发出数据。

这些数据包括ID号（全球惟一代码）和预先存在于标签内EEPROM中的数据价格低廉，体积小巧，无需电源。

目前市场多以被动式为主被动式射频标签受传播衰减影响，读取距离受限半被动式：半主动式的规格类似于被动式，只是多了一颗小型电池用于驱动标签内的IC 半主动式标签比被动式标签在反应上速度更快，距离更远及效率更好主动式：主动式标签具有内部电源能供应内部IC所需电源以产生对外的信号主动式标签拥有较长的读取距离和可容纳较大的内存容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息4、RFID的关键技术空中接口技术、中间件技术、编码技术、网络及安全技术5、RFID应用身份识别系统（身份证、通告证）、物流管理系统、商业交易系统第四章：中远距离无线通信技术（非重点）1、中远距离无线通信技术的分类1、微波通信技术传播距离100-150km2、短波通信技术电离层F2：300-400km，单跳反射3500km3、卫星通信技术低轨道<5000km，中轨道5000km40000km，同步轨道≈35860km2、微波通信技术1、微波是指波长为1mm-1m，即频率从300MHz-300GHz范围内的电磁波微波通信是指利用微波作为载波来携带信息并通过空间电波进行传输的一种无线通信方式当携带的信息是模拟信号称为模拟微波通信；携带的信息是数据信号时称为数字微波通信2、数字微波通信又分为PDH（准同步数字体系列）和SDH （同步数字系列）微波通信3、微波通信特点1、传输容量大2、频带宽，一个信道可同时传输若干路数字信号3、抗干扰性强，整个线路噪声不累积4、每次中继时会除掉干扰噪声5、保密性强数字信号易于加密；微波天线方向性好便于组成数字通信网6、设备体积小、功耗低7、容易穿越复杂地形8、抗灾害能力强4、地面微波中继的主要应用1、干线光纤传输的备份及补充2、为偏远地区、海岛和专用通信提供基本业务时，可用点对点、点对多系统3、城市内的短距离支线连接4、宽带无线接入（如LMDS）5、地面微波中继的组成1、用户终端直接为用户使用的终端设备，如电话、传真机等2、交换机用户可通过交换机进行呼叫连接，建立暂时的通信信道。

只有微波终端站或微波分路站才配置交换机3、数字复用终端机将来自交换机的多路信号变换为时分多路数字信号，送往数字微波终端站或分路站的发信机；以及把从数字微波终端站或分路站收到的时分多路数字信号反变换为交换机所需信号4、微波站传输来自终端复用设备的群路信号。

按功能可分为终端站、分路站、中继站6、SDH关键技术（必考）1、高速多状态调制解调技术2、自适应交叉极化干扰抵消（XPIC）技术3、高线性功率放大器和自适应发射功率控制（ATPC）4、自适应频域和时域均衡技术及智能天线5、编码调制与前向纠错技术7、散射通信的特点1、单跳通信距离远2、大容量、高质量通信能力3、抗干扰、抗截获能力强4、越障能力强5、抗毁能力强，核爆后可正常通信8、散射通信的应用1、点对点应用30km的视距通信，使用0、25W的输出功率60～250km的超视距通信15～60km的障碍绕射通信2、组网应用多中继：用于多个站点，实现多方向的超视距通信通过式中继：用来延长链路距离上下路中继：在此中继点信息下到电路交换机，或继续下传终端站：一条链路的最终端点专用用户站：用于点到点电话或数据电路9、散射通信的关键技术1、多重分集接收2、调制解调、10、短波通信技术1、利用频率为3～30MHz的电磁波进行的无线电通信2、主要通过地波传播（表面波）和天波传播3、地波信号沿地球表面进行传播，衰减较大，只能进行近距离传播4、天波信号依靠电离层反射来传播，可实现通距离传播11、短波通信技术的特点1、通信距离远通过天波传播的单跳反射最大可过3500km，多次反射2、可达数万公里短波信道拥挤3、可用频率资源只有20MHz左右，且载频低、可用频带窄、容量小4、信道具有时变性大气形成的电离层时高时低、多变化，且易受太阳黑子的影响，故不够稳定12、短波高速调制解调技术1、多音并行调制解调器发射机：在语音通带内，把高速串行的信道分裂成多个低速并行信道，以若干个副载波在基带有效带宽内并行传输信息接收机：将多路数据信息分路后分别进行数据解调，得到多路低速数据信号，经重新组合恢复成高速数据流2、单音串行调制解调器发射机：在语音通带内串行发射高速数据信号接收机：采用高效自适应均衡、序列检测和信道估计综合技术，清除了多径传播和信道畸变引起的码间串扰13、卫星通信技术1、通信距离远，覆盖面积大，不受地理条件的限制2、以广播方式工作，便于实现多址连接3、通信容量大，能传送的业务类型多4、信道稳定，通信质量高5、机动性好14、卫星系统的组成1、天线系统包括通信天线、遥测-指令天线2、通信转发器3、地球站15、通信卫星的轨道1、按照卫星轨道平面倾斜角的不同 倾斜轨道：卫星轨道平面与赤道有一定的夹角赤道轨道：卫星轨道平面在赤道平面内极地轨道：卫星轨道平面通过地球两极附近，与赤道面垂直2、按照卫星的高度不同静止轨道：距地面36000km的赤道轨道，覆盖全球需3～4颗卫星中高度轨道：距地面10000～15000km，覆盖全球需10～15颗卫星低高度轨道：距地面1500km 以下，覆盖全球需40颗以上的卫星16、卫星通信技术体制1、网络拓扑：星形、网格形及前两者的混合形2、多址接入方式：FDMA、TDMA、CDMA、SDMA3、多址分配：固定预分配方式（目前仍使用）4、信号调制方式：模拟信号用频分利用/调频FDM/FM；5、数字信号用二相、四相移相键控（BPSK、QPSK）、交错四相移相键控OQPSK和最小移频键控（MSK）6、道编码：RS编码、卷积编码、级连码、Turbo码、LDPC码和交织编码（P166）7、数字基带信号：PCM、CVSD、LD-CELP、CELP、LPC-10e（P16717、卫星通信适应技术1、静止卫星信道特点及其适应技术 P167（受地面环境影响小）信道特性：传输距离远、延时长、损耗大；受地面环境和大气层变动的影响较小2、通信协议建链3、TCP/IP的应用4、非静止卫星移动信道特点及其适应技术（受地面环境影响大）使用全高天线，存在下行多径传播问题，地面环境影响严重18、WiMAX主要构成（了解）1、传输单元：类似于一个移动电话的蜂窝单元，即把一定的地理范围划分为一个无线电波可覆盖的区域，区域间的重叠部分称为传输单元，用户设备可通过传输单元从一个区域过渡到另一个区域2、主要设备：基站和用户设备3、应用范围：支持移动、便携和固定服务19、WiMAX与Wi-Fi的比较（了解）1、传输范围：WiMAX可使用许可与公用频段，Wi-Fi使用公用频段，2、Wi-Fi的功率大约是WiMAX的1/百万3、传输速度：理论上WiMAX是324Mbps，Wi-Fi是300Mbps4、安全性：均使用WPA2标准的加密，安全性有保障5、移动性：WiMAX在支持移动接入时，需要牺牲传输6、速度和覆盖范围；Wi-Fi不支持两个基地间的切换7、网络对比：WiMAX主要基于许可频段的服务，与WiFi竞争的可能性较小20、数字微波通信技术发展方向（了解）1、QAM调制级数及严格限带：一般多采用多电平QAM调制和XPIC（交叉极化干扰抵消）技术，后者可实现同波道频率复用，从而在相同的带宽下提高传输容量2、网格编码调制（TCM）及维特比检测技术：纠错编码技术会导致频带利用率下降，TCM以设备的复杂化、加之维特比检测技术则以复杂的算法，换取编码增益3、自适应时域均衡技术：使用高性能、全数字化三维时域均衡技术减少码间干扰、正交干扰及多径衰落4、多载波并联传输：可降低发信码元的速率、减小传播色散的影响21、短波通信技术发展方向（了解）1、自适应数字通信技术：自适应选频与信道建立、传输速率自适应、自适应信道均衡、自适应天线2、高速信息传输技术：采用OFDM（正交频分复用）等技术，有抗频率选择性衰落和窄带干扰、频谱利用率高、实现简单、有利于MIMO（多输入多输出）技术的应用3、短波通信组网技术：自动链路建立、信道效率、网络管理、路由协议与互联网互连4、软件无线电技术在短波通信中的应用：形成短波软件无线电台，并实现不同频段、不同功能的电台的互通和互操作第五章、蜂窝移动通信技术（重点）1、蜂窝移动通信技术的概念蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来，进而实现用户在活动中可相互通信。