无线传感器网络技术ppt课件

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扩频优点
易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率
抗干扰性强，误码率低
隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小
可以实现码分多址
抗多径干扰
能精确地定时和测距
适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信 业务
安装简便，易于维护。
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节点名称
射频前端芯片
调制方式
工作频率/Hz 工作电压/V
优点：传播距离远、穿透性强、全向天线
缺点：干扰、衰落、不可靠链路；由于无线电波的传输距离较远，无线电波易受发动机和其它电子 设备的干扰；
用户之间的相互串扰也是需要关注的问题，无.线频率管制方面的使用授权规定
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无线频谱
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通常人们选择“工业、科学和医 疗”(Industrial，Scientific and Medical, ISM)频段。
-110(2.4kBaud)
19.7 250k -25~0 -94(250kBaud1)9
物理层帧结构
4B
1B
1B
前导码
SFD 帧长度（7位） 保留位
同步头
帧的长度，最大为128B
可变长度 PSDU
PHY负荷
前导码：第一个字段，其字节数一般取4， 收发器在接收前导码期间会根据前导码序列 的特征完成片同步和符号同步，当然字节数 越多同步效果越好，但那需要更多的能量消 耗。
光波
优点：无需注册 速度快 缺点：LoS传输 干扰 光感设备比较昂贵
红外线
优点：无须注册，并且抗干扰能力强。 缺点：穿透能力差， LoS传输 。
无线电波
无线电波的传播特性与频率相关。如果采用较低频率，则它能轻易地通过障碍物，但电波能量随着 与信号源距离r的增大而急剧减小。如果采用高频传输，则它趋于直线传播，且受障碍物阻挡的影响。
WeC Mote/Medusa /MK-2/iBadge/Mica
mote/EyEs
TR1000
ASK/OOK
916.5M
3
Mica2/GAINS
Micaz/Tmote/GAINZ
CC1000
FSK
300M~1000M
2.1~3.6
CC2420
O-QPSK(DS)
2.4G
1.8~3.6
发射模式消耗电流/mA
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模拟调制和数字调制
数字调制是用数字基带信号对高频载波的 某一参量进行控制，使高频载波随着数字 基带信号的变化而变化。目前通信系统都 在由模拟制式向数字制式过渡，因此数字 调制已经成为了主流的调制技术。
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数字调制
幅度
频率
相位
通过调节三个参数可以表达信息
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幅度调制 Amplitude shift keying e.g. MICA TR1000
物理层
物理层概述 发送端：频带选择，调制／扩频，帧结构 信道：信号失真-无线信道 接收端：BER 收发器设计
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物理层
OSI模型规定：物理层为传输 数据所需要的物理链路创建、 维持、拆除，提供具有机械的， 电子的，功能的和规范的特性。 简单的说，物理层确保原始的 数据可在各种物理媒体上传输。
主要功能
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16.5(在868MHz，0dBm)
17.4（0dBm）
接收模式消耗电流/mA 传输速率/(b/s) 发射功率/dBm
接收机灵敏度/dBm
3.8（115.2kb/s） 1.8(2.4kb/s)
OOK 30k ASK 115.2k
0
-97(115.2kb/s)
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9.6(868MHz) <76.8k -20~10
提供传送数据的通路 传输数据 其他管理功能
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PPDU数据
Bit to Symbol Symbol to Chip
Modulator RF信号
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物理接口标准
通常物理接口标准对物理接口的四个特性进行了描述：
①机械特性。它规定了物理连接时使用的可接插连接器的形状和尺 寸，连接器中的引脚数量和排列情况等。
应用这些频段无需许可证或费用，只 需要遵守一定的发射功率（一般低于 1W），并且不要对其它频段造成干 扰即可。ISM频段在各国的规定并不 统一。
优点：自由频段，无须注册，可选频 谱范围大，实现起来灵活方便。
缺点：功率受限，另外与现有多种无 线通信应用存在相互干扰问题。
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调制和解调技术
频率调制 Frequency shift keying e.g. MICA2 CC1000
相位调制
Phase shift keying e.g. MICAz CC2420
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扩频技术
信号所占有的频带宽度远大于所传信息所 需要的最小带宽。频带的扩展是通过一个 独立的码序列来完成，用编码及调制的方 法来实现，与所传信息数据无关；在接收 端用同样的码进行相关同步接收、解扩和 恢复所传信息数据。
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无线通信物理层的主要技术
无线通信物理层的主要技术包括介质的选 择、频段的选择、调制技术和扩频技术
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物理层
物理层概述 发送端：频带选择，调制／扩频，帧结构 信道：信号失真-无线信道 接收端：BER 收发器设计
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Fra Baidu bibliotek
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介质选择
电磁波：无线电波、微波、红外线、光波 声波：水下传感网 常用的有无线电波、红外线和光波
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直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)
跳频(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS)
跳时(Time Hopping Spread Spectrum, THSS)
宽带线性调频扩频(chirp Spread Spectrum, chirp-SS，简称切普扩频)。
②电气特性。它规定了在物理连接上传输二进制比特流时，线路上 信号电平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距离限制。
③功能特性。它规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定 义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。
④规程特性。它定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作 过程，包括各信号线的工作规则和时序。
通常信号源的编码信息（即信源）含有直 流分量和频率较低的频率分量，称为基带 信号。
基带信号不适合长距离传输，因而要将基 带信号转换为相对基带频率而言频率非常 高的带通信号，以便于进行信道传输。通 常将带通信号称为已调信号，而基带信号 称为调制信号。
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模拟调制和数字调制
模拟调制是用模拟基带 信号对高频载波的某一 参量进行控制，使高频 载波随着模拟基带信号 的变化而变化。