無線通信與泛在網(wǎng)絡(luò)（期中）

第一章

一、無線傳輸原理

1.無線通信：指用電磁波、光（ex.紅外線）等方式來攜帶數(shù)據(jù)進行通信

的方式，電磁波不需要任何介質(zhì)來傳導(dǎo)。

2.泛在網(wǎng)絡(luò)：字面上的意義一一無所不在的網(wǎng)絡(luò)、隨時隨地的網(wǎng)絡(luò)；

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上的意義一一人與人的通信、人與物的通信、物與物的通信。

3.虛擬圍欄設(shè)備通過產(chǎn)生音頻信號為牛指路。

4.傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)：嵌入無線網(wǎng)絡(luò)和傳感器的低成本計算。

5.最古老的官方通信一快馬+驛站，最古老的軍事通信一烽火臺的狼

煙。

6.Time-DomainConcepts

（1）Analogsignal（模擬信號）-signalintensityvariesinasmooth

fashionovertime（信號強度隨時間變化平穩(wěn)的方式）。

（2）Digitalsignal（數(shù)字信號）-signalintensitymaintainsaconstantlevel

forsomeperiodoftimeandthenchangestoanotherconstantlevel（信號

強度保持恒定水準(zhǔn)一段時間，然后改變到另一個恒定的水平）。

（3）Periodicsignal（周期彳言號）-analogordigitalsignalpatternthat

repeatsovertime（模擬或數(shù)字信號模式重復(fù)）。

（4）Aperiodicsignal（非周期信號）-analogordigitalsignalpatternthat

doesn'trepeatovertime（模擬或數(shù)字信號模式不定期重復(fù)）。

7.模擬信號傳輸：模擬信號傳遞方式不必考慮其傳輸之信號內(nèi)容；模

擬信號傳遞時會衰減，因而限制了傳輸?shù)木嚯x；利用放大器增加信號

能量，但不幸地噪聲也同時放大，信號的失真也越來越嚴(yán)重。

8.數(shù)字信號傳輸：要考慮其傳輸之信號內(nèi)容；衰減會危害數(shù)據(jù)完整

性數(shù)字信號；數(shù)位信號傳輸數(shù)位資料(使用中繼器)；模擬信號傳輸數(shù)

字?jǐn)?shù)據(jù)。

9.Time-DomainConcepts：

(1)Peakamplitude(A)(振幅)

maximumvalueorstrengthofthesignalovertime

typicallymeasuredinvolts.(通常以伏特為單位)

(2)Frequency(f)(頻率)

Rate,incyclespersecond,orHertz(Hz),atwhichthesignalrepeats.

(3)Period(T)(周期)

amountoftimeittakesforonerepetitionofthesignal

T=1/f

(4)Phase(相位)-measureoftherelativepositionintimewithina

singleperiodofasignal

(5)Wavelength(波長)-distanceoccupiedbyasinglecycleofthe

signal.

10.Frequency-DomainConcepts：Anelectromagneticsignalcanbemade

upofmanyfrequencies.

(1)Spectrum(譜)-rangeoffrequenciesthatasignalcontains

(2)Absolutebandwidth(絕對帶寬)-widthofthespectrumofasignal

(3)Effectivebandwidth(有效帶寬)

(4)Fundamentalfrequency(基頻)

1l.Datavs.Signal

(1)Signals(信號)-electricorelectromagneticrepresentationsofdata

(2)Data(jaM)-entitiesthatconveymeaningsorinformationo信息就

是有價值的消息,衡量消息的價值耦卷信息量

(3)Transmission-communicationofdatabythepropagationand

processingofsignals

12.SomeTermsaboutChannelCapacity(信道容量)

(1)Datarate-rateatwhichdatacanbecommunicated(bps)

(2)Bandwidth-thebandwidthofthetransmittedsignalasconstrained

bythetransmitterandthenatureofthetransmissionmedium(Hertz)

(3)ChannelCapacity(信道容量)-themaximumrateatwhichdata

canbetransmittedoveragivencommunicationpath,orchannel,under

…signalpower

givenconditions(SNR)=101og

dB10noisepower

(4)Errorrate(錯誤率)-rateatwhicherrorsoccur

13.Signal-to-NoiseRatio(信噪比)：

14.ShannonCapacityFormula：Q—3log,(1+SNR)

15.ClassificationsofTransmissionMedia：

(1)TransmissionMedium：Physicalpathbetweentransmitterand

receiver

(2)GuidedMedia：Wavesareguidedalongasolidmedium

(3)UnguidedMedia：Providesmeansoftransmissionbutdoesnot

guideelectromagneticsignals

16.GeneralFrequencyRanges：

(1)Microwavefrequencyrange：1GHzto40GHz、Directionalbeams

possible>Suitableforlong-distance,point-to-pointtransmission>Usedfor

satellitecommunications

(2)Radiofrequencyrange：30MHzto1GHz>Suitablefor

omnidirectionalapplications

(3)Infraredfrequencyrange：Roughly,3x1011to2x1014Hz>Useful

inlocalpoint-to-pointmultipointapplicationswithinconfinedareas

17.復(fù)用技術(shù)-用單一媒介攜載多個信號使得傳輸系統(tǒng)更有效率，此種

方式就是復(fù)用。(傳輸媒介的容量一般都超過單一信號傳輸所需要的

容量)

18.使用復(fù)用的理由：每kbps的成本可以因增加傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)速率

而降低；傳輸設(shè)備的成本(每kbps的價格)因增加數(shù)據(jù)速率而降低了；

大部份個別的數(shù)據(jù)通訊裝置需要相對適度的數(shù)據(jù)速率。

19.MultiplexingTechniques：

(1)Time-divisionmultiplexing(TDM)(時分復(fù)用)：Takesadvantage

ofthefactthattheachievablebitrateofthemediumexceedstherequired

datarateofadigitalsignal

(2)Frequency-divisionmultiplexing(FDM)(頻分復(fù)用)：Takes

advantageofthefactthattheusefulbandwidthofthemediumexceeds

therequiredbandwidthofagivensignal

20.無線數(shù)據(jù)通信的任務(wù)：將消息以信號的形式傳送給接收者、使得

接收者獲得最多的信息。

二、信息論

21.消息(message)：是指通信系統(tǒng)中傳輸?shù)木唧w對象，是信號的具體

內(nèi)容，是表達(dá)信息的形式；消息的形式是多樣的，包括符號，文字，

語音，數(shù)據(jù)，圖像，視頻等；同一種信息的內(nèi)容可用不同形式的消息

來表達(dá)。

22.信息(information)：是指消息所包含的內(nèi)容；信息在概念上與消

息的意義相似，但信息的涵義更加泛化，抽象化。信息可以被理解為

消息中包含的有意義的內(nèi)容；不同形式的消息可以包含相同的信息、。

23.不同形式的消息可以包含相同的信息，信息是消息中對接收者而

言有意義的部分，消息的內(nèi)涵，消息只是外殼。

24.計算二進制符號等概率和M進制等概率時每個符號的信息量

解：

二進制：P(l)=P(0)=1/2

1(1)=1(0)=-lb(l/2)=l(bit)

M進制：P(0)=P(l)=...=P(M-1)=1/M

?：1(0)=1(1)=...=I(M-1)=IbM(bit)

結(jié)論：在信息等概出現(xiàn)的情況下，每個紗則符

號的信息量是二進制的IbM倍。

25.一個信息源由4個符號0,1,2,3組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8,

1/4,1/4,1/8,且每個符號的出現(xiàn)都是獨立的。試求某個消息

201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的

信息量

解一:在此消息中，0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14

一茨71汪現(xiàn)13次，7出現(xiàn)7次，消息工57個

符號。其中

出現(xiàn)0的信息量為2310g28/3=33bit;

出現(xiàn)1的信息量為1410gz4=28bit;

出現(xiàn)2的信息量為1310g24=26bit;

出現(xiàn)3的信息量為710g28=2Ibit,

故該消息的信息量為：

1=33+28+26+21=108bit

法二：用炳的概念求

平均信息量：

?3,3I,11,11,1

H=-log,-log,-log,-log,

8瓦8448628

=1.906。〃/符號

該消息所含的信息量：

1=57x1.906=108.64bit

26.信號(signal)是消息的表現(xiàn)形式以及傳輸載體，一般表現(xiàn)為隨時間

變化的某種物理量，而消息是信號的具體內(nèi)容。電磁信號具有時域特

性與頻域特性。

27.時域定義：在分析研究問題時，以時間作基本變量的范圍。

28.信號的時域概念：從時間函數(shù)觀念來理解信號，一個信號或者是

模擬的或者是數(shù)字的，抑或是周期的；例如周期信號S(t+T尸S(t)；時

域觀點理解信號，信號被描述為S(t)。

29.頻域定義：在分析問題時，以頻率作為基本變量。

30.信號的頻域概念:頻域(frequencydomain)是描述信號在頻率方面特

性時用到的一種坐標(biāo)系；頻域分析中自變量是頻率，即橫軸是頻率，縱

軸給出了對應(yīng)頻率成分的峰值振幅，也就是通常說的頻譜圖。

信號強度

?信號強度用于表示信號的強弱

?信號強度最直接的表示方法是功率

?工程上使用對數(shù)來表示信號的強庠

蓿號強度=101g(P2/P1)

AP2是信號的功率

API是參考信號的功率

A當(dāng)P1為lmW時，信號強度的單位就是dBmW

A當(dāng)Pl為1W時，信號強度的單位就是dBW

3]Adbmw和dbw均用于表示功率大小的絕對值

中dBdecibel,分貝

?用于表征功率的相對比值，是倍數(shù)的對數(shù)表達(dá)式，

計算甲功率比乙功率大多少倍或小多少倍時使用

?計算公式

?101g(甲功率/乙功率)=101g(甲功率/lmw)-101g(乙功率/Imw)

信噪比

祈信噪比S/N

SNR(SignaltoNoiseRatio)

在傳輸過程中的某一點信號強度與噪聲強度比值的

對數(shù)表示A

SNR=m-

db%15

A：信號功率；B：噪聲功率

信噪比通常在接收處測量，表示有用信號超出噪聲

的量，單位為分貝db,通常我們希望信噪比越高越

32好。

一個信號的頻譜是指它所包含的頻率范圍

S(t>(4/n)[sin(2nft)+(l/3)sin(2n(5f)t)]

?頻譜從f延伸至5f

■信號的絕對帶寬是指信號的頻譜寬度，對于本例而言

信號的帶寬是4f

?對于大部分信號而言，主要能量都集中在相當(dāng)窄的范

圍內(nèi)，我們稱之為有效帶寬

33.信號的調(diào)制:

"基帶信號：（BasebandSignal）

?信源（信息源，也稱發(fā)終端）發(fā)出的沒有經(jīng)過調(diào)制（進

行頻譜搬移和變換）的原始電信號，其特點是頻率較低

?基帶信號可分為數(shù)字基帶信號和模擬基帶信號（相應(yīng)地，

信源也分為數(shù)字信源和模擬信源。）由信源決定。

?基帶信號就是發(fā)出的直接表達(dá)了要傳輸?shù)男畔⒌男盘枺?/p>

比如我們說話的聲波就是基帶信號.由于基帶信號中交

流分量極其豐富，所以不適合長距離傳輸。

攀調(diào)制：是按照基帶信號的變化規(guī)律去改變高頻載波

某些參數(shù)的過程

?高頻載波：載波是指被調(diào)制以傳輸信號的波形，-

般為正弦波。載波信號，就是把普通信號（聲音、

圖象）加載到一定頻率的高頻信號上，在沒有加載

普通信號的高頻信號時，高頻信號的波幅是固定的，

加載之后波幅就隨著普通信號的變化而變化。載波

信號一般要求正弦載波的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于調(diào)制信號的

帶寬，否則會發(fā)生混疊，使傳輸信號失真。載波一

般是高頻，所以又叫高頻載波信號。

8調(diào)制——在發(fā)射端，用基帶數(shù)字控制高頻載波，

把基帶數(shù)字信號變換成頻帶信號的過程稱為數(shù)字

調(diào)制

?經(jīng)過采樣）量化）編碼得到了一串?dāng)?shù)字序列（如：

10010001100），然后把比特流信息嵌入到電磁波中，

信息嵌入的過程稱為調(diào)制。（幅移鍵控、頻移鍵

控、相移鍵控）

?解調(diào)一在接收端，通過解調(diào)器把頻帶信號還原

成基帶數(shù)字信號的過程叫解調(diào)

34.調(diào)制的目的：調(diào)制技術(shù)首先是為了和信道匹配，電磁波頻率要與

天線尺寸相匹配，提高頻率以便傳播，實現(xiàn)信道復(fù)用，改變信號的帶

寬，改善系統(tǒng)的性能。

三、通信系統(tǒng)簡介

35.系統(tǒng)：由若干相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴的單元（事物）組

合而成的，為完成某個任務(wù)的特定功能整體。

36.通信系統(tǒng)分類：

（1）模擬通信系統(tǒng)：將采集的信號直接進行傳輸，模擬信號直接進

行傳輸；

（2）數(shù)字傳輸系統(tǒng)：傳輸?shù)男盘栔话ā?”，“1"數(shù)字化信號，將

信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后再進行傳輸。

37.數(shù)字通信相對于模擬通信優(yōu)點：數(shù)字信號碼流只有高低兩個電平

值，容易進行區(qū)分。同時我們可以在信道編碼過程中插入冗余信息、，

提高傳輸?shù)目煽啃?。模擬通信相對于數(shù)字通信，可靠性則差了很多；

信源編碼是將信息轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)，而后進行適當(dāng)?shù)膲嚎s；信源解

碼過程是信源編碼過程的逆過程。

38.無線通信系統(tǒng)的組成：發(fā)射機、接收機、傳輸媒質(zhì)（無線信道）、

通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。

39.現(xiàn)有無線通信系統(tǒng)：移動蜂窩網(wǎng)系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)系統(tǒng)、廣播電

視系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)、近距無線通信網(wǎng)絡(luò)（無線個域網(wǎng)（WPAN）、

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、無線射頻識別（RFID））。

40.傳輸媒體：指的是發(fā)送器和接收器之間的物理通道。

傳輸介質(zhì)（通信介質(zhì)）：通信系統(tǒng)用以收發(fā)電子/光子信號的物理路徑。

分類如下：

（1）引導(dǎo)性介質(zhì)（線纜介質(zhì)）：電磁波沿著一個固態(tài)介質(zhì)傳播

（2）非引導(dǎo)性介質(zhì)（無線介質(zhì)）：提供了傳輸電磁信號的手段，但不

加以引導(dǎo)。

41.800-1000MHz：幾個蜂窩系統(tǒng)使用此頻段（模擬系統(tǒng)和第二代蜂

窩）；1.8-2.0GHZ：這是蜂窩通信的主要頻段；2.4—2.5GHZ：工業(yè)、

科學(xué)和醫(yī)療（ISM）頻段。

42.發(fā)射天線有兩種基本功能：把從饋線取得的能量向周圍空間輻射

出去；將大部分能量向所需的方向輻射。

43.天線根據(jù)其方向性可分為：全向天線一一天線把所有的能量集中

于一小束電磁波，方向性（或定向）天線一一信號沿所有方向傳播，

可被所有的天線接收，發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備不必在物理上對準(zhǔn)。

44.對于預(yù)測平均信號場強并用于估計無線覆蓋范圍的傳播模型，由

于描述的是發(fā)射機與接收機之間（T-R）長距離（幾百米到幾千米）

上的信號場強變化，所以我們稱之為大尺度傳播模型。

45.小尺度衰落簡稱衰落，指無線電信號在短時間或短距離傳播后其

幅度，相位或多徑時延快速變化，以至于大尺度路徑損耗的影響可以

忽略不計。這種衰落一般是由同一傳輸信號沿兩個或多個路徑傳播，

以微小時間差到達(dá)接收機的信號互相干擾所致，這些波稱為多徑波。

46.無線信號的傳播將發(fā)生如下三種現(xiàn)象：反射一一當(dāng)信號遇到表面

大于信號波長的障礙物（地球表面、高建筑物、大型墻面）導(dǎo)致信號

的相位發(fā)生漂移，衍射（Diffraction,也稱為繞射）一一當(dāng)信號遇到大

于波長的不可穿透物的邊緣（如無線電波中途遇到的尖銳不規(guī)則的邊

緣物），即使沒有來自發(fā)送器的視線信號，也可接收到信號，散射一

一當(dāng)信號遇到比波長更小的物體（樹葉、街牌、燈柱）就發(fā)散成幾個

弱的散射信號。

47.自由空間傳播模型用于預(yù)測接收機和發(fā)射機之間是完全無阻擋的

視距路徑時接收信號的場強。

48.電波的多徑傳播和衰落

三大損耗：路徑損耗、慢衰落損耗、快衰落損耗。

電波傳播的長期慢衰落，由傳播路徑上固定障礙物的陰影引起，也稱

為陰影衰落一一由地形、地物、氣象等原因?qū)﹄姶挪ǖ恼诒我?，?/p>

此引起的衰落為慢衰落。例如，當(dāng)移動用戶穿過不同高度建筑物、

十字路口，接收到的信號平均功率發(fā)生變化，且是緩慢的變化。

(1)(長期丁慢衰落

長期慢衰落由傳播路徑上的固定障礙物的陰影引起，其信號衰落緩

慢，且衰落速率與工作頻率無關(guān)，僅與地形、地物分布和高度以及物

體的移動速度有關(guān)

(2)(短期)快衰落

電波具有反射、折射、繞射的特性，接收信號是發(fā)送信號經(jīng)過多種傳

播途徑的疊加信號；而反射、折射、繞射物體的位置隨時間而變化，

接收端接收到的多徑信號在不同時刻會不同，信道條件隨時間變化，

即接收信號具有多徑時變(短期快衰落)特性

快衰落和慢衰落隨著移動臺的移動而產(chǎn)生變化，這二者構(gòu)成移動

通信接收信號不穩(wěn)定的因素。

多徑效應(yīng)：

由于多徑傳播，造成多徑信號的幅度、相位和到達(dá)時間不同，它們

相互疊加會產(chǎn)生電平衰退(fading)和時延擴展，產(chǎn)生附加的調(diào)頻噪聲,

出現(xiàn)接收信號失真。

多普勒(Doppler)效應(yīng)：

由于移動臺與基站的相對運動引起接收信號的附加頻率變化，距離

越近，附加頻率越高。

49.多普勒頻移：

多普勒頻移與移動臺運動的方向、速度以及無線電波入射方向之間的

夾角有關(guān)：

若移動臺朝向入射波方向運動，則多普勒頻移為正（接收信號頻率

上升）；反之若移動臺背向入射波方向運動，則多普勒頻移為負(fù)（接

收信號頻率下降）。

信號經(jīng)過不同方向傳播，其多徑分量造成接收機信號的多普勒擴散，

因而增加了信號帶寬。

四、無線隨意網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

50.

,無線隨意網(wǎng)絡(luò)（WirelessAdHocNetwork）

?又稱：無線自組織網(wǎng)絡(luò)

?適用于無基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境（如：無基站）

?最早使用于戰(zhàn)場，通過通信節(jié)點自行相互連接（只要彼此在

通訊范圍內(nèi)，就相互連接），形成一個通信網(wǎng)絡(luò)

,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork,WSN）

?在一定區(qū)域內(nèi)部署具有感知能力、低功耗、（有限）計算能

力和通信能力的無線傳感器節(jié)點，探測環(huán)境變化并回報感

測資料

?由于無線傳感器具有傳輸距離低、電池壽命有限與計算功

能較差等特點，因此傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)的通訊協(xié)議并不適用

于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

?可運用于環(huán)境監(jiān)測（如土石流監(jiān)測）、工廠安全監(jiān)測（如火災(zāi)

監(jiān)測）、醫(yī)療監(jiān)護（如遠(yuǎn)程的病人監(jiān)測）

51.信息言俞典無線信號傳播特性

?信息量I是消息x出現(xiàn)的概率P（x）間的關(guān)系式

,I=log2（l/P（x））=-log2P（x）

,信噪比（signal-to-noiseratio,SNRorS/N）

,SNR"=10lg（Powerjjgnai/Power^ise）

?表示信號超出噪聲的量，單位為分貝db,信噪比越高越好。

?自由空間路徑損耗：在自由空間傳輸中路徑損耗與距

離的平方成正比，在實際的環(huán)境中的損耗通常會更大。

?無線信號的傳播會因為反射、繞射、散射造成多徑傳

播的現(xiàn)象。

?三大損耗：路徑損耗、（長期）慢衰落損耗、（短期）快

奇法相玨

52.多路復(fù)用技術(shù)：用單一信道攜載多個信號使得傳輸系統(tǒng)更有效率。

(1)時分多路復(fù)用是將時間切分成許多個小時段，各個計算機輪流

使用這些小時段。輪到某臺計算機使用時一，整個媒體都可使用。

(2)頻分多路復(fù)用是招步第普分成多彳固暹率苴步直道，每臺重月皆可以使用

其中的一彳固步直道。

53.隨機多址主要分為以下2種實現(xiàn)方式：

(1)Aloha協(xié)議

連續(xù)時間Aloha(純Aloha,PureAloha)

時隙Aloha(SlottedAloha)

預(yù)約隨機多址(ReservationAloha)

(2)載波偵聽(CSMA)

54.標(biāo)簽信號沖突：隨著閱讀器通信距離的增加其識別區(qū)域的面積也

逐漸增大，這常常會引發(fā)多個標(biāo)簽同時處于閱讀器的識別范圍之內(nèi)。

但由于閱讀器與所有標(biāo)簽共用一個無線通道，當(dāng)兩個以上的標(biāo)簽同一

時刻向閱讀器發(fā)送標(biāo)識信號時一，信號將產(chǎn)生疊加而導(dǎo)致閱讀器不能正

常解析標(biāo)簽發(fā)送的信號。這個問題通常被稱為標(biāo)簽信號沖突問題(或

碰撞問題)，解決沖突問題的方法被稱為防沖突算法(或防碰撞算法,

防沖突算法)。

55.純ALOHA算法的實現(xiàn)過程：

1）各個標(biāo)簽隨機的在某時間點上發(fā)送信息

2）閱讀器檢測收到的信息，判斷是成功接收或者碰

撞

3）若發(fā)生碰撞，標(biāo)簽在發(fā)送完信息后等待隨機長時

間再重新發(fā)送信息

4）假設(shè)某一幀信息的長度為F,起始時間為臉另一

幀的起始時間力滿足關(guān)系式

t0-F—=t0+F

碰撞發(fā)生

56.吞吐量S:（Overhead）單位時間內(nèi)平均成功傳輸?shù)姆纸M數(shù)，等于在幀

的發(fā)送時間TO內(nèi)成功發(fā)送的平均幀數(shù)。

57.時隙Aloha（SlottedAloha）

S-ALOHA算法將純ALOHA算法的時間軸分為若干時

隙，每個時隙大于或等于標(biāo)簽標(biāo)識符發(fā)送的時間長度，

并且每個標(biāo)簽只能在時隙開始時刻發(fā)送標(biāo)識符。由于

系統(tǒng)進行了時間同步，S-ALOHA協(xié)議的最大吞吐量S

達(dá)到36.8%,是純ALOHA的兩倍。

58.預(yù)約ALOHA（ReservationALOHA）：把信道時一間分成幀，每個幀分

成A+1個時隙，前A個時隙用來發(fā)送數(shù)據(jù)包，與前面的A個時隙不

同，第A+1時隙被再進一步細(xì)分成B個子時隙，專門供網(wǎng)中的端站

發(fā)送預(yù)約信號。一旦預(yù)約成功，端站便可利用前A個時隙中的某個

空閑時隙發(fā)送信息.當(dāng)某端站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，則向中心站發(fā)送一個

申請，并說明需要發(fā)送的數(shù)據(jù)量。按需分配處理器通過入站載波把定

量的時隙分配給發(fā)出申請的端站。當(dāng)同時有多個端站向中心站發(fā)出申

請時，則進行排隊等候。由于在前A個時隙內(nèi)不會發(fā)生“碰撞”，最

大信道利用率可達(dá)83.3%o

59.載波偵聽CSMA（協(xié)議指的是每個節(jié)點在發(fā)送前，首先要偵聽信

道是否有分組正在傳輸，若信道空閑（沒有檢測到載波），才可以發(fā)

送，若信道忙，按照設(shè)定的準(zhǔn)則推遲發(fā)送分組。

CSMA/CD:collisiondetection（沖突檢測）

CSMA/CA:collisionavoidance(沖突避免)

不持續(xù)CSMA

持續(xù)CSMA

P-持續(xù)CSMA

1-持續(xù)CSMA

60.具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問技術(shù)(CSMA/CD),只適用于總

線型網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)。

61.多址技術(shù)：指區(qū)分不同用戶的技術(shù)，為了讓用戶地址之間互不干

擾，地址之間必須滿足正交特性。主要解決多用戶如何高效共享給定

頻譜資源問題。常規(guī)的多址方式有三種：頻分多址(FDMA)、時分多

址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。

62.頻分多址(FDMA)

二頻分多址技術(shù)按照頻率來分割信道，即給不同的用戶分配不同

的載波頻率以共享同一信道

?頻分多址技術(shù)是模擬載波通信、微波通信、衛(wèi)星通信的基本技

術(shù),是第一代模擬移動通信的基本技術(shù)

?在FDMA系統(tǒng)中，信道總頻段被分割成若干個間隔相等且互不相

交的子頻段(地址),每個子頻段分配給一個用戶，每個子頻段在

同一時間只能供給一個用戶使用，相鄰子頻段之間無明顯的干

擾

63.時分多址(TDMA)

?時分多址技術(shù)按照時隙(timeslot)來劃分信道，即給不

同的用戶分配不同的時間段以共享同一信道

?在TDMA系統(tǒng)中，時間被分割成周期性的幀(Frame),每

一幀再分割成若干個時隙(地址)。無論幀或時隙都是

互丕重疊的。然后，根據(jù)一定的時隙分配原則，使各

個移動臺在每幀內(nèi)只能按指定的時隙向基站發(fā)送信號

64.擴頻多址(SSMA)

卷通過偽隨機序列將窄帶信號在發(fā)射前轉(zhuǎn)換成寬帶信號,

SSMA可以抵抗多徑干擾而增強多址能力

?目前，擴頻多址技術(shù)主要有兩種類型：直接序列擴頻

多址(DSMA)和跳頻多址(FHMA)。

?直接序列擴頻多址(DSMA)也稱為碼分多址(CDMA)

65.直接序列擴頻(DSSS)

是將原來的訊號「1」或「0」，利用多他以上的chips碼片來代表

「1」或「0」位，使得原來較高功率、較窄的頻譜變成具有較寬頻的

低功率頻譜。

66.碼分多址(CDMA)

?碼分多址技術(shù)按照碼序列來劃分信道,即給不同的用

戶分配一個不同的編碼序列以共享同一信道。

?在CDMA系統(tǒng)中,每個用戶被分配給一個惟一的偽隨機

碼序列(擴頻序列),各個用戶的碼序列相互正交,因而

相關(guān)性很小，由此可以區(qū)分出不同的用戶。

67.跳頻多址(FHMA)

跳頻多址是一個數(shù)字多址系統(tǒng)，此系統(tǒng)中單個用戶的載波頻率在

寬帶信道范圍內(nèi)以偽隨機的方式變化。用戶載頻的偽隨機變化使得在

任意時刻對具體信道的占用也隨機變化，這樣就可以實現(xiàn)一個大頻率

范圍的多址接入。

68.跳頻技術(shù)（Frequency-HoppingSpreadSpectrum；FHSS）：

在2.4GHz頻帶以1MHz的帶寬將其劃分為75-81個調(diào)頻通道，并

且以使用接收和發(fā)送兩端一樣的頻率跳躍模式（FrequencyHopping）

來接發(fā)訊號及防止數(shù)據(jù)擷?。ㄌS頻率的最大時間間隔為250ms,也

就是每秒跳頻至少4次）。

69.Only2.4GHzistheworld-acceptedISMband.

70.智能天線的基本思想：

?天線具高度方向性（定向性天線）

?天線以多個高增益窄帶波束動態(tài)地跟蹤多個期望用

戶

?接收模式下，來自窄帶波束以外的信號被抑制

?發(fā)射模式下，能使期望用戶接收的信號功率最大，

同時使窄帶波束照射范圍以外的非期望用戶受到的

干擾最小

71.空分多址的概念

?與傳統(tǒng)的頻分多址（FDMA）、時分多

址（TDMA）和碼分多瓦不同，智能天

線引入空分多址（SDMA）,利用用戶

空間位置的不同來區(qū)分不同用戶

?在相同時隙，相同頻率或相同地址碼的

情況下，仍然可以根據(jù)信號不同的傳播

路徑來區(qū)分

SDMA是一種信道增容方式，與其他多址方式完全兼容，從而可實現(xiàn)

組合的多址方式，例如“空時一碼分多址”（SD-CDMA）

弟二早

72.

802.11協(xié)議發(fā)布頻率帶寬每條流的速率MIMO

(GHz)(MHz)(Mbit/s)

802.111997年6月2.4201,21

802.11a1999年9月5206,9,12,18,24,36,48,541

3.7

802.11b1999年9月2.4201,2,5.5,111

802.11g2003年6月2.4206,9,12,18,24,36,48,541

802.11n2009年102.4/5207.2,14.4,21.7,28.9,43.3,4

月57.8,65,72.2

4015,30,45,60,90,120,

135,150

802.11ac2012年12520最大87.68

月

40最大200

80最大433.3

160最大866.7

802.11ad2013年1月2A/SB0最大70001

73.IEEE802.11中定義了雨種基本服務(wù)組合(BasicServiceSet,BSS)。

1)中控型基本服務(wù)組合(InfrastructureBSS),主要是由基地臺(Access

Point,AP)負(fù)責(zé)中控型網(wǎng)路中所有的傳輸，包括同一服務(wù)區(qū)域中所有

行動節(jié)點之間的通訊。

2)獨立型基本服務(wù)組合(IndependentBSS,IBSS),工作站能彼此為

直接通訊，無須透過基地臺協(xié)助。

74.媒介訪問控制層(MACLayer)：它提供一機制(mechanisms)使得許多

終端機(terminals)或網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(networknodes)可以在一多點網(wǎng)絡(luò)

(multipointnetwork)(如LAN或MAN(metropolitanareanetwork))中相

互通連。

75.對于無線媒介的存取，IEEE802.ilMAC規(guī)范了分布式協(xié)調(diào)功能

(DistributedCoordinationFunction,DCF)與中樞協(xié)調(diào)功能(Point

CoordinationFunction,PCF)雨種協(xié)調(diào)功能。

1)分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)為標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CA的訪問機制，工作站

在傳送資料之前，會先檢查無線媒介的狀態(tài)。當(dāng)無線媒介為凈空狀態(tài)

時，工作站會延遲一段時間，若在此段時間內(nèi)，媒介仍為凈空，工作

站即可開始傳送資料。

2)中樞協(xié)調(diào)功能(PCF)不同于分布式協(xié)調(diào)功能所提供的競爭服務(wù),

中樞協(xié)調(diào)功能提供的是免競爭服務(wù)。在中樞協(xié)調(diào)功能的機制中，必須

有AP作為中樞協(xié)調(diào)者(Pointcoordinator),因此只有在中控型網(wǎng)路

中才會有中樞協(xié)調(diào)功能的服務(wù)。

76.Beacon間隔(interval):兩連續(xù)Beacon的時間間隔

聆聽間隔(ListenInterval)：多少Beacon間隔后醒來，去聆聽(wakes

tolisten)Beacon管理訊框(Beaconmanagementframes)。聆聽間隔愈

長AP須有較大的緩沖存儲空間(bufferspace)。

77.傳輸數(shù)據(jù)的封包稱為訊框(Frame)。

78.分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)：當(dāng)一工作站要傳送訊框前必須遵循

CSMA/CA原則來等待一段時間，依據(jù)訊框的種^1,IEEE802.il定

義不一樣的訊框間隔(InterframeSpace,IFS),優(yōu)先權(quán)高的訊框?qū)⒈?/p>

分配較短的訊框間隔，而優(yōu)先權(quán)低的則分配到較長的訊框間隔。訊框

間隔可以分為下列幾

短訊框間隔(ShortIFS,SIFS)

中樞協(xié)調(diào)功能訊框間隔(PCFIFS,PIFS)

分布式協(xié)調(diào)功能訊框間隔(DCFIFS,DIFS)

延長訊框間隔(ExtendedIFS,EIFS)

79.中樞式協(xié)調(diào)功能(PCF)：提供免競爭服務(wù)(contention-freeservices)o

一工作站(STA)成為中樞協(xié)調(diào)者(PointCoordinator,PC)［一般在有AP

的系統(tǒng)，則由AP擔(dān)任PC。］每一個BSS有一個中樞協(xié)調(diào)者，PCoPCF

是為非必須的(optional)一項功能.

第四章

一、藍(lán)牙的介紹

80.iBeacon技術(shù)：透過使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)(BluetoothLowEnergy,

也就是Bluetooth4.0或者BluetoothSmart),iBeacon基站便可以自動

創(chuàng)建一個信號區(qū)域，當(dāng)裝置進入該區(qū)域時，相應(yīng)的叩p程序便會提示

用戶是否需要接入這個信號網(wǎng)絡(luò)。透過能夠放置在任何物體中的小型

無線傳感器和低功耗藍(lán)牙技術(shù)，用戶便能使用智能型裝置來傳輸數(shù)

據(jù)。

81.藍(lán)牙的三個主要應(yīng)用領(lǐng)域:

,數(shù)據(jù)與語音存取點(accesspoints)

?實時語音與數(shù)據(jù)傳輸

?纜線(Cable)替代[WlOm]

?消除任何通訊裝置間的纜線連接

,隨意網(wǎng)(Adhocnetworking)

?具有藍(lán)牙無線電(radio)的裝置；只要在另一個藍(lán)牙裝

置進入通訊范圍內(nèi)就可迅速連結(jié)成網(wǎng)今微網(wǎng)，

piconet=

82.微網(wǎng)(Piconet)：在盛牙中，形成網(wǎng)路的基本單位是微網(wǎng)(Piconet),

一個微網(wǎng)內(nèi)的裝置數(shù)目最多為八個，其中包含至少一個主裝置

(Masterdevice),以及一至七個的從裝置(Slavedevice)。

在一個微網(wǎng)中，基本的網(wǎng)路架構(gòu)是星狀，其形態(tài)是各個從裝置都

會和一個主裝置速接。

若幾個微網(wǎng)間有共享的裝置，則由這些微網(wǎng)形成的網(wǎng)路稱為分散

網(wǎng)(Scatternet)

藍(lán)牙裝置使用分時雙工(TDD)*作傳輸。piconet是主從式使用TDD

方式交互傳輸。主裝置是使用偶數(shù)時槽做傳輸，而從裝置是使用奇數(shù)

時槽做傳輸。

83.疊牙無線電層協(xié)定

,登牙的無線電層(Bluetoothradiolayer)和許多其他的

無線網(wǎng)路協(xié)議一樣使用免執(zhí)照的ISM頻帶;在大部分的

地區(qū)中，歐牙使用的頻率范圍為2.400至2.4825GHz,并

且將這段器圍分成79個，每個帶寬為1MHz的頻道。

?藍(lán)牙采納FHSS(FrequencyHoppingSpreadSpectrum),于

79(?)頻道，每一頻超寬為1MHZ;蔣時間切成一段一段

的時槽；每換一時槽即換一頻道.每一個時槽的長度為

625Us6其跳頻速率為1600(=1000000微秒/625微秒)

hops/sec=

?注意：在”呼叫(page)"和”查詢(query)”狀態(tài)下，切換時槽(頻道)

的速率為3200次/sec；

,盛牙調(diào)變方式采用高斯頻移鍵控(GaussianFrequency

ShiftKeying,GFSK)調(diào)變。

84.跳頻

?藍(lán)牙中跳頻目的：

?提供了抵抗干擾與多重路徑效應(yīng)*

?提供給在不同微網(wǎng)內(nèi)裝置［co-located］的多重存取形式

?依主裝置的(48位)藍(lán)牙裝置地址(BD_ADDR)與頻

率由79［在法國為23］實體信道(每個通道帶寬為

1MHz)乘決定一虛擬隨機跳頻序列(pseudo-

randomhoppingsequence)。微網(wǎng)內(nèi)依此跳躍序

列(hoppingsequence)切換通道。由主裝置與從

裝置可能有相位差(偏移量)，須先同步化。

85.藍(lán)牙分時雙工

,町荷筱斯芬成舟槽(timeslots)，每一個時槽(625〃s)相當(dāng)于一個調(diào)頻

的(RF)跳躍(hop)5HOPrate=1600hops/s=

,微網(wǎng)(Piconet)：

?通訊技術(shù)：藍(lán)牙設(shè)備使用分時雙工(TDD)機制

?存取技術(shù)：采用TDMA

?FH-TDD-TDMA

?piconet為主從式、使用TDD方式(scheme)交互傳輸=

?下傳(downlink)'［master^slave］；

?上傳(uplink):［slave》master］

?主裝置是度用偶數(shù)時槽做傳輸而從裝置是使用奇數(shù)時槽做傳輸

?多時槽(使用同一頻道)可上傳/T傳但要交互出現(xiàn)

?(大量資料要傳時)減少(gap)時槽浪費，增加傳輸速率

86.藍(lán)牙的基頻層協(xié)定

傳

送

語

音

時

使

用的

傳

輸

方

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福

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定

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87.錯誤檢查

?驀才出候用工時錯誤檢查機制，分別是比率

1/3的錯誤校正碼(1/3Rateforwarderror

correction)、比率2/3的錯誤校正碼_(2/q.R?te、

forwarderrorcorrection),并且以自動重送請求

(AutomaticRepeatreQuest,ARQ)來確保資料

能在發(fā)生錯誤時能夠再次被傳輸。

?比率1/3的錯誤校正碼是將同樣的資料傳送三份，再

用多數(shù)投票(Majorityvoting)的方法來決定每個位

正確的值:

,比率2/3的錯誤校正碼是利用漢明碼(Hammingcode)

的概念，可以校正單一的位錯誤，或是檢查出雨個位

錯誤的情形。

88.自動重送請求(ARQ)方案

―金否(Errordet—ution)—|=J白勺士也與貝II至U至白i發(fā)：

[URUJ、至昔白勺率寸旬..

■_l_t￡J(F*ositix/enukco\/\zIedwmriect)——白勺ztt±L々文工力

q攵至iJ^FiER，曰、J,回r-TEE曰。

-5rr司至u《t：iERo彳十一了年:壬英先：法:吳三白勺sr「司

g(timeo。上)攵至4,貝1J立宗(source)

—IoJ《Z令。wtix?令wukcox/\zled。m令ct)—Jf-

f-血彳電泅U山q至昔G昊白勺圭d旬i.目白勺土也尸1個紜6且g

弄屋以樂分班里1企“七擊寸d一

89.藍(lán)牙封包格式

?訪|可代碼(Accesscode)-用于時間的同步(timesynchroni叁ion)、偏差量補俸

(offsetcompensation)o傳呼(paging)與詢問(inquiry)。無前導(dǎo)碼(preamble)為

68位；有林哥3為72位

?標(biāo)頭(Header)-用來辨別封包種類(packettype)和攜帶協(xié)議控制信息(protocol

controlinformation)o

?承載心doad)-假如存在，則包含用戶語音或數(shù)據(jù)，而在多數(shù)情況下，包含

承載標(biāo)頭(payloadheader)0

?標(biāo)頭及承載是選項(option)

90.訪問代碼AccessCode

.翳㈱相鄙■圖鈔踹譴醯嗯霆幽粉低

,腰唱n蟒螺睛牌標(biāo)施微裝

-翅童船叁戮船愛酷礴孤舒裝置想要查詢附近是否有其

?查詢訪問代碼(GeneralInquiryAccessCode,GIAC):查詢所有的裝置

?蕾鎏喜詢訪問代碼(DedicatedInquiryAccessCode,DIAC)：查詢某一特定種^

?藍(lán)牙裝置會以自己目前狀態(tài)判斷收到的訪問代碼

?裝置已連結(jié)-通道訪問代碼(CAC)

?裝置在建立微網(wǎng)的過程”裝置訪問代碼(DAC)或詢問訪問代碼

(IAC)

91.訪問代碼(AccessCodes)格式

,訪問代碼內(nèi)含前導(dǎo)碼(Preamble)、同步字符(Syncword)以及后綴

(Trailer)前導(dǎo)相和后綴的布用卻是做為DC補鹿(Decompensation),前

導(dǎo)碼是依據(jù)同步字符的第一個LSB位來決定其值。64位的同步您^sync_

word)是由BCHcode、LAP(LowerAddressPart)與Barkercode二個部分運

算而成。

?前符(導(dǎo))碼(Preamble)-用于DC的補償(DC

compensation?)

?若同步字(Syncword)中的LSB位為0，前符碼為0101

?若同步字(Syncword)中的LSB位為1，前符碼為1010

?同步字(Syncword)-64位今使主從同步化。

?標(biāo)尾(Trailer)—用于DC的補償(DCcompensation?)

?若同步字(Syncword)中的MSB位為1＞前符碼為0101

?若同步字(Syncword)中的MSB位為0，前符碼為1010

?標(biāo)頭碼共有18個位。以下是標(biāo)頭各橄位所代表的意義：

,醯疆麟罐涔微榔鐲RAM_Addr)代表的是主

?流量(Flow)是在使用異步無速接傳輸時用來控制流量：

?代表的是這個封包的種凝以及這個封包使

-空2爾瑞告知傳送端8IB

用。

?序列號碼(SEQuenceNumber,SEQN)是在接收端收到封包時用

購斷這個封包是否是重復(fù)的封包：

,悌頭錯誤魚杳(HeaderErrorCheck,HEC)用來檢查標(biāo)頭在傳送

的過程中是否發(fā)生錯誤。

?負(fù)載用于記資料，總共分為三個部分：標(biāo)頭、

主體(Body)、CRC(CycleRedundancyCheck)

檢查碼。標(biāo)頭代表負(fù)載的資料種單時槽封包

和多時槽封包負(fù)載內(nèi)的標(biāo)頭大小分別是8位和16

位。主體代表的是資料的內(nèi)容。傳送端送出封包

前會計算出負(fù)載的標(biāo)頭和主體的CRC數(shù)值，并將

他加到負(fù)載中。接收端收到封包以后以同樣的方

式算出CRC數(shù)值，再和收到的CRC檢查碼比較，

就可以判斷封包是否錯誤。

92.狀態(tài)(states)

,新增從屬(slaves)時的七個暫時的(Interim)子狀態(tài)

?1.詢問(Inquiry)-主裝置發(fā)出詢問，找尋范圍內(nèi)裝置的身

份

?2.詢問掃瞄(Inquiryscan)-裝置傾聽詢問

?3.迦司響應(yīng)(Inquiryresponse)-發(fā)出詢問的裝置收到詢問

響應(yīng)

?4.傳呼(Page)-主裝置發(fā)出傳呼(page"由主裝置啟動)

?5.傳呼掃瞄(Pagesc則卷算傾聽是否有屬自己DAC

[deviceaccesscode]的傳呼(page)

?翥^噩懦曲鞫牌■蠲收到一個

徐晶翳哥(Slaveresponse)-從屬裝置響應(yīng)來自于主

93.聯(lián)機后的各種狀態(tài)

?在進入速線狀態(tài)后，從裝置有四種模式可以選擇:

?主動模式：主裝置和從裝置傳遞資料的一般模式，在

這個模式下，主裝置要定期地傳送同步訊息來維持與

其他從裝置的同步。

?監(jiān)聽模式：從裝置只有在某些特定的時槽時才醒來監(jiān)

聽主裝置的訊號，但仍然保有和主裝置同樣的跳頻序

列。

?保持模式：從裝置進入保持模式以后將不支持異步無

定向的傳輸，但仍可加入其他微網(wǎng)，進行上述與主裝

置建線的傳輸。

?休眠模式：從裝置不參與任何微網(wǎng)內(nèi)的傳輸，但仍是

微網(wǎng)的一員，而且與微網(wǎng)仍保持同步U

第五章移動計算

94.相關(guān)移動計算的定義

>利用移動終端通過無線和圈定網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器交換數(shù)

據(jù)的分布計算環(huán)境稱其為移動計算

>移動計算是指使人們能夠在任何時間和任何地點進行工

作的技術(shù)和設(shè)備……移動計算的關(guān)鍵是確保人們不論在

任何地方、任何時間都可以工作，能夠為他們提供一個

無處不在的移動計算環(huán)境

>移動計算指“網(wǎng)絡(luò)中在一個節(jié)點開始的計算可移動到其

它節(jié)點繼續(xù)執(zhí)行”的方法

移動計算狹義的定義可認(rèn)為是：使用便攜終端在流動中進行信息處理。這里

所說的便攜終端通常指體積小、重量輕、集成度高的移動設(shè)備。

95.存在兩種意義上的移動：

代碼的移動、設(shè)備的移動

共同點：在移動環(huán)境訪問數(shù)據(jù)或者進行信息處理，用戶能夠“在任何

時間和任何地點”進行信息訪問或/和處理。

96.移動計算的三個要素：移動終端、無線通信、信息交互

97.移動計算的歷史發(fā)展

?計算模型的四個階段

>集中計算(Centralizedcomputing)

>分布式計算(Distributedcomputing)

>移動計算(Mobilecomputing)

>普適計算(Ubiquitous/PervasiveComputing)

98.移動計算的基本特點

■有限的帶寬一蜂窩通信余統(tǒng)波特率9.6Kbp$,1MT-

2000144KbpsJi]EDGE300Kbps,述述低于固定網(wǎng)

絡(luò)中的銅纜或光纖通信的速率。

■移動性一必須迨應(yīng)不同地點的連接請求，并旦經(jīng)?常

左移動時要求保持連接；在不同服務(wù)器覆蓋花圍之

間移動，越區(qū)切換比較常見。

■可靠性一由于其便攜性和工作環(huán)境，可靠性更低，

更家易受到干擾而出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障?？赡荛L時間地域

網(wǎng)絡(luò)新接，一些假設(shè)條件不同于傳統(tǒng)的分布系統(tǒng)。

移動計算裝置也有一些潛在的不安全因素，如碰撞、

磁場干擾、易于遺失和失密等。

■安全性

■與住置相關(guān)一應(yīng)用程序可能與住置相關(guān)，移動導(dǎo)致核置的不

新變換。

■有限的電源能力一通過蓄電池供電，但求量非售有限，一般

只能維持2?5個小時，而計算密集型程序能嫁耗更大。

■頻繁新接性一移動計算凱在移動過程中，一般不