整理太原理工大学物联网通信考试总结文档格式.docx

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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

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））=—lognP（x）

信息量的单位

如果取对数的底为2，单位为比特（bit）

如果取对数的底为e，单位为奈特（nat）

如果取对数的底为10,单位称为十进制单位，或叫哈特莱

4.等概率出现的离散消息的度量

I=log2（1/P）（bit）

5.非等概率出现的离散消息的度量

H（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201020130213001203210100321010023102002010312032100120210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=33bit（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=26bit

出现3的信息量为7log28=21bit

故该消息的信息量为I=33+28+26+21=108bit（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=57x1。

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（1/32）=5（bit）（即用它出现的概率来求信息量即可I=log2（1/P）（bit））

2）“某人在第15座"

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—log2（1/1280）=10.32（bit）（用相加也行）

通信系统的主要性能指标

1。

有效性、2.可靠性、3。

适应性、4。

标准性、5.经济性及维护使用

其中通信的有效性与可靠性是其主要的矛盾所在

有效性：

主要是指消息传输的“速度”问题

可靠性：

主要是指消息传输的“质量”问题

补充：

1.传输速率：

通常以码元传输速率来衡量，又称为码元速率或传码率它被定义为每秒钟传送码元的数目,单位为“波特”，常用符号为“B”。

提及码元速率时必须说明码元的进制和该速率在系统中的位置

2.二进制与N进制的码元速率有如下转换关系：

RB2=RBNlog2N（B）

信息传输速率:

又称为信息速率或传信率,被定义为每秒钟传送的信息量，单位比特/秒，或记为bit/s（或记为bps）在无特别声明的情况下，每个2进制码元规定含1bit信息

3.差错率分为两种表述方式：

（必考）

误码率是指错误接收的码元在传送总码元中所占的比例，或称为在传输系统中被传错的概率

误信率又称比特率,是指错误接收的信息量在传送信息量中所占的比例，它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率

例题：

已知二进制数字信号在30分钟内共传送了72000个码元

（1）问其码元速率和位传输率是多少？

（2）如果位速率不变,但改为八进制数字信号,则其码元速率和位传输率又为多少？

码元速率=72000/（30*60）=40B（波特）传输速率=40bit/s（二进制时数值一样，单位不同）

2.码元速率=72000/（30*60）=40B（波特）（不变）传输速率=40*log28=120bit/s

已知八进制数字能信系统的码元速率为1000B，在接收端半小时内共测得出现了270个错误码元，试求系统的误码率。

误码率=270/（1000*30*60）=0.15%（记得的用码元速率来求，如果给了信息速率给他除long2N）

第二章：

无线通信（重点）

1.电波波段的传播特性

1.长波的传播特性:

以表面波的方式传播,传播稳定性较好.缺点：

1.由于表面波衰减很慢,对其他的收信台干扰严重。

2.天电干扰对长波的接收影响很大，特别是雷雨天气。

3.使用的发射机和天线一般体积庞大，但通信容量小，因此利用不广.

2。

中波的传播特性：

以表面波和天波的方式传播。

对于波长2000～3000米的中长波,电离层对它的影响很小，电波可以获得稳定的场强.用于对飞机、舰船的导航通信。

波长200～2000米的波段，电离层对它的吸收强烈，只能靠地表波传播。

3.短波的传播特性:

可用表面波、天波的方式传播,传播距离远。

缺点：

因表面波衰减快,天波传播距离远,会形成哑区（寂静区），通信容量小，通信质量不稳。

超短波、微波传播特性:

只能用空间波、散射波和穿透电离层在外层空间的传播方式.缺点:

接收信号随季节、昼夜和气象条件而有所变化.

2.常见无线通信系统

1.寻呼系统2。

无绳电话系统3.蜂窝移动电话系统4.全球互通微波存取（WiMAX）5.紫峰

3.系统设计基础

1.频率复用：

相邻小区的基站不能使用相同的信道组

2.信道分配策略

固定分配策略：

给小区分配一组预先确定好的信道若该小区的所有信道都被占用，则呼叫阻塞，用户得不到服务

借用策略：

作为一个变种,在小区出现呼叫阻塞时，允许借用相邻小区的信道

动态分配策略：

信道不是固定分配给各个小区，每次呼叫请求来时，小区基站向移动交换中心请求一个信道这一策略考虑了呼叫阻塞的可能性、候选信道使用的频次、信道的复用距离以及其他的开销

切换策略

当一个正在使用信道服务的移动平台，从一个基站移动到另一个基站时,移动交换中心自动地将呼叫转移到新基站的信道上一般情况下，切换策略都使切换请求优先于呼叫请求尽可能让用户觉察不到。

必须指定一个启动切换的最恰当信号强度，避免产生不需要的切换。

实际切换时，需要注意到快速移动和低速移动不同，以减轻移动交换中心的负荷

4.无线通信系统的干扰

同频干扰:

频率复用意味着在一个给定的覆盖区域内，存在许多使用同一组频率的小区，即同频小区。

同频小区间的信号干扰称为同频干扰。

同频干扰不能通过增大发射功率来克服，因为这会干扰相邻同频小区，所以同频小区必须在物理上隔开一个最小距离

邻频干扰：

使用信号频率的相邻频率的信号干扰叫邻频干扰。

该干扰是由于接收滤波器不理想造成,可通过精确的滤波和信道分配来减小干扰。

即给小区分配信道频率时避免相邻，或给予分配的信道一定的频率间隔。

减少干扰的方法：

功率控制减少干扰

中继和服务等级

中继是指允许大量用户在一个小区内共享相对较小的信道,即从可用信道库中给每个用户按需分配信道。

一旦服务结束，其占用的信道就立即回到可用信道库中

服务等级是用来测量在系统最忙的时间用户进入系统的能力。

忙时基于一周、一月或一年内用户在最忙时的需求。

服务等级用作某个中继系统的预定性能基准,定义为呼叫阻塞概率（表示为B，单位为Erlang），或是呼叫延迟时间大于特定排队时间的概率

传播机制

1.大尺度路径损耗：

反射、绕射、散射

小尺度衰落：

指无线信号在经过短时间或短距离传播后，其幅度快速衰落，以致于大尺度路径损耗的影响可以忽略不计。

这是由同一信号沿多个路径转播，以微小时间差到达接收机的信号的相互干涉引起的（阴影效应、空间效应、多普勒效应）

多径效应

4.多址技术:

频分多址、时分多址、码分多址、空间分址

信息交换技术：

电路交换、分组交换、BTM交换、ip交换

数字交换：

电路交换、报文交换、分组交换、信元交换

6。

数字传输损伤

抖动（自身原因）、漂移（环境）

7。

常见调制解调技术（时跳、频跳、扩频技术（直接扩频技术））

OFDM、OFDMA、SOFDMA、QPSK、BPSK、QAM

8。

信道编解码包括：

分组码、卷积码

第三章、近距离无线通信技术（非重点）

1.近距离无线通信定义：

只要是通信收发双方通过无线电波传输信息；

传输距离限制在较短的范围内，通常是几米到几百米内

特征:

低成本、低功耗、对等性

2.近距离无线通信技术的分类：

高速近距离无线通信技术、低速近距离无线通信技术

近距离高速无线通信技术：

WLAN、BlueTooth（其目的是将电子设备间的物理联线替换为无线连接）

近距离低速无线通信技术：

ZigBee、RFID（具备连接简单器件（传感器和激活器）的能力）

1.WLAN

1.无线局域网主要是由接入点设备（AP）、接入控制器（AC）、无线接入服务器（AS）和各种无线网络终端组成

AP：

将各个无线网络客户端连接到一起，实现大范围，多用户的无线接入.

AC：

将来自不同AP的数据进行汇聚并接入互联网，同时完成AP的配置管理、无线用户认证、管理及带宽、访问、切换、安全等控制功能。

AS：

用于管理与控制无线局域网内提供的各种应用业务。

如IP电话、视频会议、电子邮件等

2.无线局域网的网络结构主要有点对点、点对多、多点对点和混合型等几种

点对点型：

常用于固定的要连网的两个位置间,优点是传输距离远、传输速率高、受外界环境影响较小

点对多型网络：

常用于一个中心点、多个远端点的情况。

最大优点是组网成本低、维护简单；

设备调试相对容易。

缺点是因为使用全向天线，使功率大大衰减,网速较低,对远端点的可靠性得不到保证

多点对点型：

这种类型实际上是多个点对点的组合，通常用于有一个中心点，多个无端点的网络中，每一个无端点在中心点都有各自对应的设备,由于每个点采用的都是点对点方式,因此中心点的一台设备损坏后，只会影响相关的一个点。

混合型网络：

适用于所建网络中有远距离的点、近距离的点,还有建筑物或地形阻挡的点;

远距离的点采用点对点方式，近距离的多个点采用点对多方式；

有阻挡的点采用中继方式WLAN的网络结构

3.无线局域网的优点

安装便捷、使用灵活、经济节约、易于扩展

4.WLAN的系列标准

IEEE标准、ETSI标准、我国的相关标准。

5.WLAN实用技术的发展

双频双模无线局域网技术、无线虚拟局域网技术、以太网供电技术

6。

WLAN应用

物流行业应用、电力行业应用、服务行业应用、教育行业应用、家庭应用.

蓝牙

1.蓝牙技术特点和指标

蓝牙技术是一种低成本、低功率、近距离通信技术

移动电话、个人数字助理（PDA）、无线了耳机、笔记本电脑、相关外设之间可通过蓝牙连接，进行无线信息的传输与交换

蓝牙技术是由蓝牙联盟制定的

工作在2。

4GHz频带、采用高速跳频和时分多址技术、使用权向纠错编码、ARQ、TDD和基带协议（速率1Mbps）、支持64kbps实时语音传输和数据传输、发射功率分别1mW、2.5mW和100mW、使用全球统一48位设备识别码、传输距离为10cm—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

.ZigBee

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

ZigBee的协议层结构

物理层、媒体访问控制层、网络层、应用层

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。

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

射频识别技术RFID

1。

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EventSever，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

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

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

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—150km

短波通信技术

电离层F2:

300—400km，单跳反射3500km

3.卫星通信技术

低轨道〈5000km，中轨道5000km-20000km,高轨道

20000km-40000km，同步轨道≈35860km

2.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

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

设备体积小、功耗低

容易穿越复杂地形

8.抗灾害能力强

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

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

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

抗干扰、抗截获能力强

4.越障能力强

抗毁能力强，核爆后可正常通信

8.散射通信的应用

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

多重分集接收

2.调制解调、

10。

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

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

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

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

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

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

天线系统

包括通信天线、遥测—指令天线

通信转发器

地球站

15。

通信卫星的轨道

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

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

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、SDMA

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；

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）

数字基带信号：

PCM、CVSD、LD—CELP、CELP、LPC-10e（P167

17。

卫星通信适应技术

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）