无线通信系统与技术蓝牙技术 ppt课件

光纤通信技术的发展历程
光纤通信技术经历了从多模光纤到单模光纤，从短波长到长波长的发展历程。在这个过程中，光纤通信技术的传输速 度、传输容量、传输距离等方面得到了极大的提升。
光纤通信技术的应用场景
光纤通信技术广泛应用于电信网络、广播电视网络、互联网等领域。同时，在工业自动化、智能交通、 物联网等领域，光纤通信技术也发挥着越来越重要的作用。
《通信基础知识》ppt课 件
CATALOGUE
目 录
• 通信概述 • 通信系统 • 通信协议与标准 • 通信网络 • 通信技术与应用 • 未来通信技术展望
01
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通信概述
通信的定义与目的
总结词
通信是信息传输和交换的过程，其目的是实现信息的传递和共享。
详细描述
通信是指通过某种媒介将信息从发送方传递到接收方的过程。这个过程的主要 目的是实现信息的传递和共享，使得人们能够进行交流、协作和信息获取。
数据通信技术
数据通信技术概述
数据通信技术是指利用数字信号 进行信息传输的技术。它具有传 输速度快、传输质量高、抗干扰 能力强等优点，已成为现代通信 领域的重要发展方向之一。
数据通信技术的发展 历程
数据通信技术经历了从有线数据 通信到无线数据通信，从窄带数 据通信到宽带数据通信的发展历 程。在这个过程中，数据通信技 术的传输速度、传输容量等方面 得到了极大的提升。
有线通信系统
有线通信系统概述
有线通信系统通过有线介质传 输信息，具有稳定性和可靠性 。
有线通信技术的发展
有线通信技术不断发展，出现了 光纤通信等高速传输技术，提高 了数据传输速率和可靠性。
有线通信系统的组成
有线通信系统包括传输线路、交 换设备和终端设备，可以实现固 定电话、宽带接入等多种应用。

《Zigbee技术》PPT课件
Zigbee技术是一种低功耗、低成本、短距离无线通信技术，广泛应用于物联网 领域。了解Zigbee技术的基本概念和应用场景是进一步学习和掌握该技术的关 键。
什么是Zigbee
Zigbee是一种面向小范围、低速率的无线网络通信技术。它基于IEEE 802.15.4标准，采用低功耗、低 数据传输率和短距离通信的方式，适用于智能家居、工业控制、传感器网络等领域。
Zigbee协议栈分为应用层、网络层、MAC层 和物理层，每一层都有具体的功能和协议， 实现高效的数据传输和网络管理。
Zigbee协议的各层功能
应用层负责应用程序的交互，网络层处理路 由和信道管理，MAC层进行低功耗通信控制， 物理层负责信号调制和解调。
Zigbee芯片
• Zigbee芯片的分类包括片上系统（SoC）和模块化芯片 • 常用的Zigbee芯片厂家有Texas Instruments、NXP Semiconductors和
Zigbee未来的发展
• 成立于2002年的Zigbee联盟致力于推动Zigbee技术的发展和标准化 • Zigbee的未来趋势包括更广泛的应用领域、更高的性能、更强的兼容性和更丰富的生态系统
Zigbee与其他无线技术的对比
Zigbee与Wi-Fi、蓝牙和Z-wave的区别
Zigbee、Wi-Fi、蓝牙和Z-wave等无线技术各有特 点，适用于不同的应用场景，比如Zigbee适合物 联网、Wi-Fi适合高速数据传输。
Zigbee的优点和劣势
Zigbee的优点包括低功耗、可靠性高、成本低等， 劣势包括数据传输速率相对较低和通信距离受 限。
Silicon Labs等
Zigbee应用
Zigbee在智能家居的应用

华强北手机 208作性不统一 4.9 协议移植不稳定 蓝牙技术对硬件环境、操作系统和通信协议等存在一定的依赖性。 5 蓝牙技术前景展望 5.1 反对者众 由于蓝牙技术的应用程度远远落后于无线局域网技术, 技术开发商正在逐渐背弃蓝牙。例 如英特尔通讯策略主管表示, 蓝牙在无线网络标准竞赛中已经被淘汰出局, 取而代之的无线上 网标准将会是 802.11。 5.2 仍在前行作为蓝牙技术的倡导者, 爱立信和诺基亚当然对蓝牙推崇备至。 手持电脑制造 商 Palm 和 PSion 也热衷于蓝牙技术。 5.3 蓝牙的转机 一直缺乏相关产品支持的蓝牙技术终于盼来转机, 其普及的最大阻碍——高成本问题将尽 快得到解决:2001 年 11 月 22 日, 主导蓝牙技术发展的爱立信旗下技术授权公司总裁 Maria Khorsand 在我国台湾表示, 爱立信授权生产的蓝牙系统单芯片成本将降至到 3~4 美元。其次, 在其尺寸方面, 日本两家公司共同开发成功世界上最小的蓝牙收发模块于 2001 年 9 月份开始 提供工业样品。 中科院微电子中心朱亚江认为, 蓝牙技术是真正应用到信息家电上的, 现在这一市场尚在 起步阶段, 还没有成熟。但是蓝牙技术的关于短距离、无线传输的技术方向是没有错的。那 些放弃蓝牙技术的商家应该是短视的。
蓝牙短距离无线通信技术 1 引言 蓝牙(Bluetooth) 技术主要是面向家庭或企业网络环境中各种电子产品, 针对话音和数据的 短距离射频连接技术。蓝牙无线电运行在 2.4GHz ISM 频段, 无需申请许可证, 能在全球通用。 蓝牙技术是一种低成本、短距离的无线连接技术。其无线收发器是很小的一块芯片, 大约有 8mm× 8mm, 可方便地嵌入到便携式是备中。 蓝牙系统既可以实现点对点连接也可以实现一点对多点连接。在一点对多点连接的情况 下 , 信道由几个蓝牙单元分享。两个或者多个分享同一信道的单元构成了所谓的微微网 （piconet） 。一个微微网中存在 1 个主单元和最多可达 7 台的活动从单元。多个相互覆盖的 微微网形成了所谓的分布网(scatternet) 。 2 蓝牙体系结构中的协议 蓝牙协议体系结构采用分层方式, 包括蓝牙专用协议和一些通用协议。专用协议位于协议 梭的底部, 从底到上依次是:蓝牙无线接口层, 基带层、LMP 层、L2CAP 层、SDP 层;电缆替代 协议 RFCOMM 层, 电话传送控制协议;A T 命令集等;在蓝牙专用协议之上可以承载 PPP、 TCP/IP、UDP/IP、WAP 等通用高层协议。 3 蓝牙技术的应用 蓝牙技术目前在通讯、信息及家庭娱乐等领域, 以及在汽车、医疗及玩具产业均有应用。 例如 :替换蜂窝电话和远端网络之间的通信时所用的有线电缆;爱立信目前已开发出 T68、 T39、T520 三款蓝牙手机及相配的蓝牙耳机和蓝牙聊天笔。 4 蓝牙技术的不足 在 IT 界, 蓝牙可以说已经是风风火火, 但至今没有一个成熟的产品。那么, 究竟是什么原因 制约了蓝牙产品的推出呢? 4.1 芯片大小与价格难下调 蓝牙芯片的大小对耳机、 微型摄像机等更精细的产品仍大。 市面上蓝牙芯片的最低价是 8 美元, 例如, 对生产成本不过 50 美元的手机就是较难接受的。 4.2 蓝牙模块难生产 4.3 全面测试难完成 4.4 技术并非最先进 4.5 抗干扰能力不是很强 4.6 生态安全可疑 生态安全问题是指当蓝牙设备靠近人体时是否带来危害。蓝牙的问题主要是由于蓝牙使 用和微波炉一样的频率范围。要知道, 微波炉加热水是靠使水分子共振完成的, 这表明水分子 的共振频率也在蓝牙采用的频率范围内, 那么当蓝牙设备如耳机, 离人体很近时, 是否引起人 体如大脑的水分子共振? 华强北手机 20801865

信号与系统之间存在密切的关系。一个系统通常由输入、输出和系统本身组成，而信号 则是通过系统传输的物质。系统对信号具有处理、变换和传输等功能。在通信原理中， 信号需要通过系统进行传输，因此信号与系统的关系是密不可分的。信号的特性和系统
的特性相互影响，决定了通信系统的性能和传输质量。
03
模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
无线电波传播方式
无线电波通过直射、反射、折射 、散射等方式传播，受到地形、 建筑物、气候等因素的影响。
无线电波传播损耗
无线电波在传播过程中会受到空 气阻力、地面吸收等因素的影响 ，导致能量逐渐衰减。
无线电波频段
无线电波根据频率可分为长波、 中波、短波等不同频段，不同频 段的无线电波具有不同的传播特 性和应用场景。
调频的特点
调频信号的带宽较大，抗干扰能力强，能够 传输更多的信息。
调相的特点
调相信号的相位信息可以携带信息，具有较 高的保密性。
模拟通信系统的性能分析
信噪比
误码率
信噪比是衡量通信系统性能的重要指标， 表示信号功率与噪声功率的比值。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标， 表示传输过程中出现误码的概率。
带宽效率
抗干扰能力
带宽效率是指通信系统传输速率与带宽的 比值，反映了系统的传输效率。
抗干扰能力是指通信系统在存在噪声和干 扰的情况下，能够正常传输信号的能力。
04
数字通信原理
数字信号的调制与解调
数字信号调制
将数字信号转换为适合传输的信 号形式，如调频、调相和调幅等
。
数字信号解调
将已调制的信号还原为原始数字信 号的过程。
通信原理 课件
目录
• 通信系统概述 • 信号与系统基础 • 模拟通信原理 • 数字通信原理 • 无线通信原理 • 通信原理实验与案例分析

蓝牙是一个开放性的无线通信标准，设计者的初衷是用隐形 的连接线代替线缆。其目标和宗旨是：保持联系，不靠电缆，拒 绝插头，并以此重塑人们的生活方式。它将取代目前多种电缆连 接方案，通过统一的短程无线链路，在各信息设备之间可以穿过 墙壁或公文包，实现方便快捷、灵活安全、低成本小功耗的话音 和数据通信。
蓝牙技术
蓝牙技术
它能在一个微微网内寻址8个设备，其中1个
为主设备， 7 个为从设备。蓝牙是一种低功耗的 无线技术，当检测到距离小于10m时，接收设备 可动态调节功率。当业务量减小或停止时，蓝牙 设备可以进入低功率工作模式。功耗低，对人体
危害小。
蓝牙技术
天线 滤波器 5 mm
蓝牙芯片 1 0 mm 9× 9 mm
及开来。蓝牙的最终目标是集成于单价为 5 美元 的 CMOS 芯片。目前，蓝牙芯片价格降不下来， 既有经济原因，也有技术原因。
蓝牙技术
2. 功耗低、体积小
蓝牙技术本来目的就是用于互连小型移动
设备及其外设，它的市场目标是移动笔记本电
脑、移动电话、小型的PDA以及它们的外设， 因此蓝牙芯片必须具有功耗低、体积小的特点， 以便于集成到小型便携设备中去。蓝牙产品输 出功率很小( 只有1mW) ，仅是微波炉使用功率
上下保护带分别为3.5MHz和2MHz，跳频次 数为1600次／秒(625uS) 采用跳频扩谱的低功率传输外，蓝牙还采用 鉴权和加密等措施来提高通信的安全性。
蓝牙技术
蓝牙支持点到点和点到多点的连接，可采
用无线方式将若干蓝牙设备连成一个微微网
（Piconet），多个微微网又可互连成特殊分散 网，形成灵活的多重微微网的拓扑结构，从而 实现各类设备之间的快速通信。
之间以及这些设备与Internet之间的通信，免除

5.3 蓝牙技术
5.3 蓝牙技术
5.3 蓝牙技术
• 蓝牙技术的主要运用
– – – – 居家 电子 工作 军事
– 娱乐
5.4 3G技术
• 第三代移动通信技术（The Third Generation， 3G）指 无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通 信系统。 • 3G是指在第一代模拟制式手机(1G )和第二代GSM、TDMA 等数字手机(2G )的基础上发展起来的第三代移动通信技术。 • 相对于第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数 字手机(2G)，3G的一个突出特点是，在未来移动通信系统 中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间，任何 地点，与任何人，用任意方式，高质量地完成任何信息之 间的移动通信与传输。
5.2 WLAN技术
• WLAN又称为无线局域网络，利用无线射频 技术实现数据传输，WLAN用户通过一个或 多个无线接收器接入WLAN。WLAN具有移 动行、便捷性、较高的带宽等特点。 • WLAN技术是提升城市信息化水平的重要手 段，是3G环境下热点区域中对3G数据业务 覆盖的重要补充，现已广泛应用在商务区、 大学、机场等公共区域 。
•
•
5.4 3G技术
• 中国3G的000年5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交的TD-SCDMA 正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流的三大技术之 一。 在中国，2008年5月24日，工业和信息化部、国家发改委、财政部联合发布《关于 深化电信体制改革的通告》，鼓励中国电信收购中国联通CDMA网（包括资产和用户）， 中国联通与中国网通合并，中国网通的基础电信业务并入中国联通，中国铁通并入中 国移动，国内电信运营商由5家变为3家。 2008年6月2日，中国联通和中国网通两家公司实施合并。同时，中国电信将以总 价1100亿元收购联通CDMA网络。 2008年7月29日，中国电信集团宣布未来三年投资800亿元发展CDMA业务，并提出 在三年内把CDMA用户数由目前约4300万增至1亿，届时在中国移动通信市场的占有率 将达15%。 2008年8月，工信部发布《关于同意中国移动通信集团公司开展试商用工作的批 复》，同意中国移动在全国建立TD网络并开展试商用。 2008年12月22日，中国电信发布移动业务品牌“天翼”，189号段在部分省市投入 试商用，全面转型为全业务运营商。 2008年12月31日，国务院常务会议通过决议，同意启动3G牌照发放工作。

9 mm 18 mm
蓝牙芯片
第6代蓝牙芯片
蓝牙芯片


蓝牙集成电路应用简单、成本低廉、容易实 现和推广。其程序写在一个9×9（mm）的微芯 片中，如图所示。图的左端为天线和滤波器，右 端为单芯片的植入蓝牙的电子元件（采用标准的 BGA封装方式）。 可以很方便地应用于电子产品中，有很强的 移植性，可随时随地应用于多种通信场合。例如， 引入到移动电话和笔记本电脑，就可建立无线通 信。打印机、PDA、桌上型电脑、传真机、键盘、 游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可成为蓝 牙系统的一部分。
蓝牙协议栈
Application Group
SDP
Applications
IP RFCOMM
Middleware Protocol Group
Audio
Data
L2CAP Link Manager
Transport Protocol Group
Baseband RF
蓝牙协议栈
蓝牙协议栈

基带协议 基带和链路控制层确保微微网内各蓝牙设备单元之间由射频 构成的物理连接。蓝牙的射频系统是一个跳频系统，其任一分组 在指定时隙、指定频率上发送。它使用查询和分页进程同步不同 设备间的发送频率和时钟，为基带数据分组提供了两种物理连接 方式，即面向连接（SCO）和无连接（ACL），而且，在同一射 频上可实现多路数据传送。 ACL适用于数据分组，SCO适用于话音以及话音与数据的组 合，所有的话音和数据分组都附有不同级别的前向纠错（FEC） 或循环冗余校验（CRC），而且可进行加密。此外，对于不同数 据类型（包括连接管理信息和控制信息）都分配一个特殊通道。 可使用各种用户模式在蓝牙设备间传送话音，面向连接的话音 分组只需经过基带传输，而不到达L2CAP。话音模式在蓝牙系统 内相对简单，只需开通话音连接就可传送话音。

Scrambled data
0
1
Barker sequence Tr1 0 0 01 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 00 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1
Page 17
802.11MAC层
2. 另一个的无线MAC层问题是“隐藏终端”问题。为了解决这个问题，802.11在
MAC层上引入了一个新的Send/Clear to Send(RTS/CTS)选项，间接解决了
“hidden node”问题。由于RTS/CTS需要占用网络资源而增加了额外的网络负担，
一般只是在那些大数据报上采用(重传大数据报会耗费较大)。
83.5MHz
互不重迭 频道数量
数据速率
13（U.S）
19（Europe） 6，9，12，18， 24，36，48， 54Mbps
3
1，2，5.5， 11Mbps
3
6，9，12，18， 24，36，48， 54Mbps
UDP数据吞量 30.9Mbps
7.1Mbps
16.4Mbps
Page 5
无线局域网模型 IEEE 802 LAN标准系列
扩频技术主要又分为频率跳频技术（FHSS）及直接序列扩 频技术（DSSS）两种方式。而此两种技术起源于第二次 世界大战中军队所使用的通讯技术，其目的是希望在恶劣 的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。
Page 15
跳频技术 FHSS
跳频技术是依靠快速地转换传输的频率来实现的，每一个时间段内使用的频率 和前后时间段的都不一样，所以发送者和接收者必须保持一致的跳变频率，这 样才能保证接受的信号正确。 跳频技术可以避开许多干扰的出现，包括某些工作在特定频率下的信号，这样 采用跳频后的802.11无线信号就只会丢失这个频率下的信息，损失不大；如果 想分享带宽，也可以采用不同的调频次序来实现。 弱点：速度慢，只能达到1Mbps。

业务的应用。
Part 2
极大地提高了交通运输效率，保障了 交通安全，改善了交通运输环境，提 高了能源利用效率。
Part 2
美国、欧洲、日本分散探索用 先进的信息技术改进道路交通 管理，探索的主要领域在于道 路监控系统、交通信号自动控 制系统、电子诱导系统、汽车 定位系统和汽车导航系统等。
LOGO
车联网通信系统中的WIFI和蓝牙
Part 1
1
2
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智慧交通的前身是智能交通 （Intelligent Transport System,简称ITS），ITS是20 世纪90年代初美国提出的理 念。
在2014-2015年，3G和LTE技 术开始应用于车载通信系统 以进行远程控制。
车联网作为一个庞大的物联 网应用系统，包含了大量的 数据、处理过程和传输节点 ，其高效运行必须有一套统 一的标准体系来规范，从而 确保数据的真实性和完整性 ，完成各项业务的应用。
Part 1
Hale Waihona Puke LOGO12597
38 18
车内设备间的通信是指车辆内部各设备间的信息数
据传输，用于对设备状态的实时检测与运行控制，
55
建立数字化的车内控制系统。
Part 1
车联网作为一个 庞大的物联网应 用系统，包含了 大量的数据、处 理过程和传输节 点，其高效运行 必须有一套统一 的标准体系来规 范，从而确保数 据的真实性和完 整性，完成各项
在2014-2015年，3G和LTE技 术开始应用于车载通信系统 以进行远程控制。
Part 2
利用先进的传感器、RFID 以及摄像头等设备，采集 车辆周围的环境以及车自 身的信息，将数据传输至 车载系统，实时监控车辆 运行状态，包括油耗、车 速等。