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短距离无线通信技术论文-

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广州大学
无线网络与移动计算课程作业

学院：计算机科学与教育软件学院班别：软件工程125班姓名：*** 学号：**********

短距离无线通信技术综述

摘要：随着通信技术和网络的飞速发展，无线通信技术开始在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,其中作为无线通信技术的重要分支——短距离无线通信技术由于在技术，成本以及实用性上的巨大优势，越来越受到人们的重视。本文主要介绍短距离无线通信领域中的几种关键技术,包括蓝牙，802.11（Wi-Fi），紫蜂技术和ＵＷＢ技术，并简要介绍了它们的发展状况和应用领域。
关键字：短距离无线通信，蓝牙，Wi-Fi，红外数据传输，紫蜂技术，超宽带技术

一 .引言
随着Internet，多媒体和无线通信技术的飞速发展，无线通信技术具有巨大的发展潜能和商业价值。作为无线通信技术的重要分支,短距离无线通信技术更是凭借自己独有的特性受到人们的关注。
短距离无线通信包含如下特征：首先，它的通信距离很短，一般在百米范围之内，只适合小区域使用。由于距离较短，传输过程中遇到障碍物的几率较小，所以可以用较小的发射功率发射信号，功耗低；其次，对等通信是短距离无线通信的重要特性，它不需要中转设备，可以在发送端和接受端直接进行数据的传输，方便快捷；最后，成本低廉，节省了布线资源。

二 .短距离无线通信技术的分类和应用
简单的说，一个典型的短距离无线通信系统主要由两部分组成，即无线发射机和无线接收机。目前应用广泛的无线通信技术包括蓝牙(Bluetooth,802.11(Wi-Fi,红外数据传输(IrDA,紫蜂(Zigbee超宽带技术(UWB等。

1. 蓝牙(bluetooth 蓝牙是由爱立信公司于1994年首先提出的一种工作在2.4GHz频段的短距离无线通信技术规范，它的有效范围在10m以内。在此范围内，运用蓝牙技术可以实现多台设备的无线互联并以1Mb/s的速度进行信息传输。它主要分为主设备和从设备，其中主设备是在组网连接中主动发送连接请求的设备，而从设备是被连接的设备，几个蓝牙设备连接成一个微微网，微微网是蓝牙最基本的网络形式，多个微微网在时间和空间的复用组成了更加复[1]杂的网络拓扑结构，成为散射网。
蓝牙具有低成本高速率的特点,目前主要应用在数据输入,外围设备连接以及无线局域网中,在日常生活中,蓝牙产品涵盖PC,移动电话,汽车电子,家用电器和工业设备等领域,应用十分广泛。

2. 802.11(Wi-Fi Wi-Fi是无线保真的缩写,是无线局域网的一种,通常指IEEE802.11b产品,最早提出于1997年,目的是用于无线局域网的接入,它的有效范围较广,大约在100m左右。所以不仅可以在家庭办公室组网,在整个大楼内也可以使用。它的工作频率也是2.4GHz,传输速率可以达到10Mb/s，但是它的性能要收到无线环境中的多径效应，同频干扰以及移动台和接入点[2]之间距离的影响,传输速率会降低，一般只有几百Kb/s左右。
Wi-Fi技术与基于XML和Java的Web服务结合在一起，使企业的IT成本大幅度的减少，这样可以减少大量铺设电缆所花费的资金。由于投资802.11b成本低廉，许多厂商介入这一领域，并相继提出了一些新的无线局域网标准，随着无线通信技术的发展，新的无线局域网标准会被大多数无线网络产品制造商选择新的产品标准。

3. 红外数据传输(IrDA IrDA(Infrared Data Association是点对点的数据传输协议,是基于HP-SIR开发出来的一种异步的,半双工的红外通讯方式。通信距离一般在0-1m之间,传输速率最快可以达到[3]16Mb/s,通信介质为波长为900nm左右的近红外线。它由红外发送和红外接收两部分组成。基本原理就是发送端将信号调制成某一频率的脉冲序列,并以光脉冲的形式将信号发射出去,在接收端将光脉冲转换成电信号，经过放大滤波等环节处理后进行解调得到发送的信息。
IrDA的主要优点是不需要申请频率的使用权,成本低廉,功耗低,它的发射角度小,保密性很高,由于传输速率快,特别适合于大容量文件和多媒体数据的传输。不足之处在于它是一种点对点的视距传输,发送设备和接收设备之间必须对准,中间不能被障碍物阻隔,因此不能用于多设备之间的连接，目前IrDA的研究方向是如何解决视距传输问题和如何提高数据的传输速率。

4. 紫蜂(Zigbee Zigbee与蓝牙相似，它是一种新兴的短距离无线通信技术。它由IEEE 802.15工作组提出，并由TG4工作组制定规范。Zigbee是一种低速短距离传输的无线网络协议。从下到[4]上可以依次分为物理层，媒体访问控制层，传输层，网络层，应用层等。Zigbee的数传模块类似于移动的网络基站，通信距离从几十米到几百米不等，并且支持无线扩展。无数数传模块共同组成了许多数传网络平台，每一个Zigbee数传模块可以相互通信,但是它于移动通信网络又有所区别，它主要是为了工业现场自动化控制数据传输而建立，它的成本很低，而且使用方便。
由于采用了扩频技术，所以Zigbee技术可以抵抗一定的干扰,在应用层上有应答重传功能,可以使网络在受到干扰的时候整体切换到另一个工作信道上,起到避开干扰的作用,可靠性比较高。另外,能耗特性是Zigbee的一大技术优势。因为节点所承受的应用数据速率通常比较低,在不工作的时间段,节点可以进入很低耗的休眠状态,又因为休眠时间占整个运行时间的大部分,因此达到了良好的节能效果。此外,Zigbee每个网络含有65000个节点,而每个蓝牙网络只有8个节点,相对蓝牙而言具有更大规模的组网能力,它底层采用了直扩[5]技术,可以大规模的扩充并且快速的加入网络,时延小。这些让Zigbee在传感和控制领域得到了广泛的应用。其中包括智能建筑,军事领域,工业自动化,智能家居以及各种监察系统等。Zigbee技术弥补了低成本,低功耗,低速率无线通信市场的空缺,其成功的关键在于丰富便捷的应用，而非技术本身。

5. 超宽带技术(UWB UWB是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。通过在较宽的频谱上传输极低功率和信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输率。在高速通信的同时，UWB设备的发射功率非常小，仅仅是现有设备的几百分之一，对于普通的非UWB接收机来说如同噪声，因此从理论上说UWB可以与现有的无线设备共享带宽。UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号，省去了传统通信设备中的中频级，极大地降低了[6]设备复杂性。
UWB具有许多优良的特性，首先它的抗干扰性强，发射功率小。UWB采用跳时扩频信号，系统有很大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，使输出功率甚至低于普通发射机的噪声。其次，它具有超高的传输速率和极宽的传输带宽，UWB使用的带宽在1GHz以上，容量大，并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。另外它的保密性非常好，主要表现在两方面，一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据；另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。最后，UWB成本低，由于它使用基带传输，无需进行射频调制和解调，可使整个通信系统的结构简化，大大降低成本，更加适合于便携使用。
由于UWB巨大的优势，UWB技术已经在社会上得到了广泛的应用。主要体现在军用和民用两方面。在军用方面，主要应用于UWB雷达、UWBLPI/D无线内通系统，如预警机、舰船等、战术手持和网络的PLI/D电台、警戒雷达、UAV/UGV数据链、探测地雷、检测地下埋藏的军事目标或以叶簇伪装的物体。民用方主要包括以下3个方面：地质勘探及可穿透[7]障碍物的传感器；汽车防冲撞传感器等；家电设备及便携设备之间的无线数据通信等。

三.总结
随着Internet的飞速发展，短距离无线通信的出现和应用较好的适应了市场发展的需求，以惊人的速度飞速发展，已经在医疗，制造，运输，金融，小型办公等领域发挥了重要的作用。相信在未来的几年内，人们可以通过各种移动终端随时随地的组建临时网络或者无线接入因特网，实现包括语音，视频，数据文件等业务的高速收发，充分享受短距离无线通信网络带给人们的便利。

四. 参考文献
[1]. 张方奎, 张春业. 短距离无线通信技术及其融合发展研究[J]. 电测与仪表, 2007, 44(502: 48-52. [2]. 蔡型, 张思全. 短距离无线通信技术综述[J]. 现代电子技术, 2004, 3(5: 65-67. [3]. 张和平. 浅析短距离无线通信技术[J]. 天津科技, 2012 (2: 53-54. [4]. 王锐华, 于全. 浅析 ZigBee 技术[J]. 电视技术, 2004, 6: 33-35. [5]. 王英洲, 方旭明. 短距离无线通信主要技术与应用[J]. 数据通信, 2004, 4: 53-56. [6]. 龚江涛, 尚琴, 陈金鹰. UWB 技术与应用[J]. 山东通信技术, 2006, 3: 20-22.

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