第1讲 短距离无线通信概述
短距离无线通信主要技术与应用
短距离无线通信主要技术与应用摘要：现阶段,我国短距离无线通信技术主要指的是以蓝牙技术和无线局域网技术为基础,进一步实现短距离的信息实施传输过程,并且该技术在现代网络体系中有着较多地运用。
所以说,本文主要就短距离无线通信技术的优势加以分析,以期对生活中的运用方式进行研究,为从业者提供参考。
关键词：短距离；无线通信；技术；应用引言短距离无线通信主要是通过蓝牙、UWP 等方式来进行的。
它并不同与现如今的移动数据网络，并不是进行长距离的通信使用，而是在短距离内进行信息传播的一种方式。
短距离无线通信与长距离通信相比，拥有速率快、成本低等特点，因此，短距离无线通信在人们日常生活中也存在着重要作用。
一、短距离无线通信技术的基本概述从整体的角度分析，短距离无线通信技术在实际的应用过程中具有更多的优势，并且在传输过程当中的间距相对较短，通常情况下将通信控制在几百米范围之内；而在实际的应用过程中，整个覆盖范围将会有所缩减，通常情况下为100m 左右，短距离信息传播不会受到其他障碍物的干扰，因此其整体的消耗的功率也相对较低。
应用短距离无线通信技术时，必须有其他网络通信技术作为支撑，在信息信号的中转环节，终端设备必须要得到相应的网络支撑，以此达到信息快速传递的效果，并可以有效降低经济成本的投入。
当前，我国各大计算机设备及智能手机不断涌现，这些设备广泛应用了短距离无线通信技术。
二、短距离无线通信技术的类型2.1 射频识别（RFID）技术所谓的射频识别技术，主要是一种空间性的短距离信息传输技术，在信息传输过程中其可以对各种不同形态的物体以及相关的外在形象进行合理的识别，采用非直接接触性操控方式进行工作。
从另外一个角度来看，射频技术不需要与各种事物直接接触，无线识别的方法可以起到良好的信息传递以及信息读取的效果。
射频技术通常情况下有3个构成环节：信息标签、信息读写器和无线天线。
射频识别系统本身作为一种信息可读取式的传输系统，在实际工作过程中其整体操控模式更加便利，可以直接应用在多项信息传递领域，并且信息传递的安全层次较高。
短距离无线通讯(芯片)技术概述
短距离无线通讯（芯片）技术概述一、各种短距离无线通信使用范围与特性比较无线化是控制领域发展的趋势，尤其是工作于ISM频段的短距离无线通信得到了广泛的应用，各种短距离无线通信都有各自合适的使用范围，本文简介几种常见的无线通讯技术。
关键字：短距离无线通信，红外技术，蓝牙技术，802.11b，无线收发工业应用中，现阶段基本上都是以有线的方式进行连接，实现各种控制功能。
各种总线技术，局域网技术等有线网络的使用的确给人们的生产和生活带来了便利，改变了我们的生活，对社会的发展起到了极大的推动作用。
有线网络速度快，数据流量大，可靠性强，对于基本固定的设备来说无疑是比较理想的选择，的确在实际应用中也达到了比较满意的效果。
但随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速度也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。
而同时有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。
在向往自由和希望随时随地进行通信的今天，人们把目光转向了无线通信方式，尤其是一些机动性要求较强的设备，或人们不方便随时到达现场的条件下。
因此出现一些典型的无线应用，如：无线智能家居，无线抄表，无线点菜，无线数据采集，无线设备管理和监控，汽车仪表数据的无线读取等等。
1．几种无线通信方式的简介生产和生活中的控制应用往往是限定到一定地域范围内，比如：主机设备和周边设备的互联互通，智能家居房间内的电器控制，餐厅或饭店内的无线点菜系统，厂房内生产设备的管理和监控等0～200米的范围内，本文着重探讨短距离无线通信实用技术，主要有：红外技术，蓝牙技术，802.11b无线局域网标准技术，微功率短距离无线通信技术，现简介如下：1.1 红外技术红外通信技术采用人眼看不到的红外光传输信息，是使用最广泛的无线技术，它利用红外光的通断表示计算机中的0-1逻辑，通常有效作用半径2米，发射角一般不超过20度，传统速度可达4 Mbit/s，1995年IrDA（InfraRed Data Association）将通信速率扩展到的高达16Mbit/s ，红外技术采用点到点的连接方式，具有方向性，数据传输干扰少，速度快，保密性强，价格便宜，因此广泛应用于各种遥控器，笔记本电脑，PDA，移动电话等移动设备，但红外技术只限于两台设备通讯，无法灵活构成网络，而且红外技术只是一种视距传输技术，传输数据时两个设备之间不能有阻挡物，有效距离小，且无法用于边移动边使用的设备。
短距离无线通信技术综述
短距离无线通信技术综述短距离无线通信技术是指能够实现数十米至几百米范围内数据传输和通信的一种技术。
这种技术的应用范围广泛，可以应用于手机、数码相机、电子秤、手提电脑、无线麦克风等几乎所有现代化电子产品。
以下是一些短距离无线通信技术的综述：1. 蓝牙技术（Bluetooth）蓝牙技术是一种基于无线射频的短距离通信技术，它的通信距离一般在10米左右。
蓝牙技术广泛应用于个人设备、配件及家庭设备等领域。
蓝牙可以帮助多个设备间快速传输小文件，如音乐、图片等。
2. Wi-Fi技术Wi-Fi技术是无线网络技术的一种，其通信距离和数据传输速度可以达到几十米和几百M/秒的水平，成为代表性的点对多点局域网通信技术。
Wi-Fi技术适用于家庭和办公室无线接入，可承载数量庞大的数据信息，如影音数据、文件、网页等等。
3. 红外线技术红外线通信技术是一种采用红外线信号传输数据的通信技术，它的通信距离比较短，一般是在数米以内。
这种技术现已被广泛应用于便携式电子产品中，如手机、遥控器、数码相机等。
4. RFID技术RFID技术是一种以无线电波为载体进行短距离数据传输的技术。
RFID可以把物体信息编码到小微芯片上，然后通过读写器读取，实现物体信息的快速采集和识别。
RFID技术不受视线障碍的影响，通信距离较短，一般在几十米左右。
5. Z-wave技术Z-wave技术是一种物联网技术，适用于在家庭、商用、医疗和工业等各种环境中实现智能控制和监测。
Z-wave是一种低功耗无线技术，能够实现点对点、点对多点、多对多等复杂的网络拓扑结构，通信距离较短，一般在30米左右。
总之，短距离无线通信技术的日益发展使得我们的生活和工作变得更加便利和高效。
这些技术的不断创新和进步将极大地促进了电子产品的发展和应用，为人们带来了更多便捷和享受。
短距离无线通信技术简介
ZigBee的应用
• 监视 • 传感器 • 自动化 • 控制
工业、农业 和商业
• TV • VCR • DVD • CD
低速无线设备
• 监视 • 诊断
• 传感器
个人 健康监护
玩具和游 戏
• 玩具 • 游戏器具
消费电子
• 鼠标 • 键盘 • 操作杆
蓝牙的基本功能及性能指标
• 无线传输距离: 10米~100米 • 发射功率: 1mW，2.5mW，100mW • 传输类型: 数据信息、语音信息 • 传输速率: 1Mbps、 2Mbps、 3Mbps • 通信方式和组网方式: 点对点、点对多点、微微
网piconet、散射网scatternet
蓝牙的优势
802.11协议发展历程
传输速率提高到54M 2.4G频段 兼容11b
11b 2.4G频段, 传输速率提高 到5.5M和11M 11a 5.8G频段传输速率提高到54M
IEEE推出的第一代WLAN标准 2.4G频段传输速率1M
2.4G频段和5.8G频段 传输速率提高到300M 兼容11a/11b/11g
短距离无线通信 及组网技术
Overlay Networks – the global goal
integration of heterogeneous fixed and
mobile networks with varying
Global Star
transmission characteristics
6G以下频段和60G频段 传输速率不小于1Gbit/s 协议正在制定和完善之中
802.11ac 802.11ad
过去
短距离无线通信技术对比详解(一)
短距离无线通信技术对比详解(一)短距离无线通信技术对比详解1. 介绍短距离无线通信技术是指用于传输较小范围内数据的无线通信技术。
它可以实现设备间的高速数据传输和实时通信，适用于各种场景，比如家庭网络、物联网、蓝牙设备等。
本文将对几种常见的短距离无线通信技术进行详细对比和解释。
2. Wi-Fi•Wi-Fi（Wireless Fidelity）是一种基于无线局域网技术的短距离无线通信技术。
•它可以实现无线网络接入，支持高速数据传输，通常用于家庭网络和公共场所的无线接入。
•Wi-Fi有多个版本，最新的Wi-Fi 6（）提供更高的速度和更好的性能，但需要设备和路由器都支持才能达到最佳效果。
3. 蓝牙•蓝牙是一种短距离无线通信技术，主要用于设备间的低功耗数据传输和实时通信。
•它通常用于连接手机、耳机、音箱、汽车等设备，支持音频传输、文件传输等功能。
•蓝牙也有多个版本，最新的蓝牙提供更高的传输速度和更强的安全性。
4. NFC•NFC（Near Field Communication）是一种短距离无线通信技术，用于设备之间的近距离数据传输。
•它通常用于移动支付、电子门票、身份验证等场景，传输距离一般在几厘米内。
•NFC的传输速度相对较慢，但安全性较高。
5. Zigbee•Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，用于物联网设备间的数据传输和通信。
•它通常用于智能家居、工业自动化等场景，支持大量设备的连接和互联。
•Zigbee的传输速度较低，但相对较稳定，并且可以实现自组网和网络扩展。
6. Z-Wave•Z-Wave是一种专为低功耗家庭自动化设备设计的短距离无线通信技术。
•它可以实现设备之间的高速数据传输和实时通信，支持大量设备的连接和互联。
•Z-Wave的传输速度较快，但设备较少，通常与Zigbee配合使用。
7. 总结短距离无线通信技术有多种选择，每种技术都有自己的特点和适用场景。
Wi-Fi适用于无线网络接入，蓝牙适用于设备间的低功耗数据传输，NFC适用于近距离数据传输，Zigbee和Z-Wave适用于物联网设备间的互联。
物联网短距离通信技术 第1章物联网短距离无线技术概述
从层次的维度（纵向）
第一层是感知网络 利用RFID 、摄像头、传感器、GPS等识别物体、采集信息 第二层是传输网络 利用移动通信系统、互联网等将感知层获取的信息进行处理 和传递 第三层是业务和应用网络 分析和处理获取的信息，实现智能化的管理、应用和服务
*联网与传感网 *物联网与互联网
*物联网与泛在网
物联网的标准化概况
目前物联网还缺乏统一标准。标准化的实现将能够整合行业应用，规范新业务的 实现和测试，保证物联网产品的互操作性和全网的互联互通。物联网标准体系的 建设与完备，是扩大物联网市场规模的基础，是物联网产业发展的关键。
本章内容
1.1 物联网概述 1.2 物联网通信概述 1.3 短距离无线通信技术概览 1.4 本章小结
1.1.1 物联网的概念
物联网（Internet of Things）的概念最早由MIT Auto-ID 中心Ashton教授于1999年在研究射频识别（RFID）时首先 提出。2005年国际电信联盟（ITU）发布有关物联网的报告， 指出：
2009年8月国家领导人在考察无锡高新微纳传感器工程技术中心时指出， 要积极创造条件，在无锡建立中国的传感网中心——“感知中国”中心。
2010年3月，“加快物联网的研发应用”第一次写入中国政府工作报告。
《国家中长期科学与技术发展规划（2006－2020年）》和“新一代宽带 移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
2011年以来，我国有更多城市、科研机构、企业和学校加入物联网的队 伍中来，物联网市场规模迅速增长。2015年全球物联网市场规模达到 624亿美元，同比增长29%。2016年，物联网迈向2.0时代，全球物联网 技术生态系统将加速构建。
我国物联网发展现状
简述短距离无线通信技术的概念和特点
简述短距离无线通信技术的概念和特点一、短距离无线通信技术的概念短距离无线通信技术是指在较短的距离范围内，通过无线电波进行信息传输和交换的技术。
这种技术主要应用于个人电子设备之间的数据传输和连接，如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等设备之间的通信。
目前，市场上主要应用的短距离无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、NFC等。
二、蓝牙技术1. 概述蓝牙技术是一种采用低功率无线电波进行短距离数据传输和交换的技术。
该技术最初由爱立信公司于1994年提出，是一种开放性标准，可以被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接。
2. 特点（1）低功耗：蓝牙技术采用低功率无线电波进行通信，因此其功耗较低，可以延长设备使用时间。
（2）短距离：蓝牙技术适用于较短距离内的数据传输和连接，一般在10米以内。
（3）简单易用：蓝牙技术连接简单，用户只需将设备进行配对即可完成连接。
（4）广泛应用：蓝牙技术被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接，如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等。
三、Wi-Fi技术1. 概述Wi-Fi技术是一种采用无线电波进行局域网数据传输和交换的技术。
该技术最初由IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）组织提出，是一种开放性标准，可以被广泛应用于各种设备之间的数据传输和连接。
2. 特点（1）高速传输：Wi-Fi技术采用高频率无线电波进行通信，因此其传输速度较快，可以满足用户对高速网络的需求。
（2）大范围覆盖：Wi-Fi技术适用于局域网内的数据传输和连接，可以覆盖较大范围内的设备。
（3）多用户同时在线：Wi-Fi技术支持多用户同时在线，在同一局域网内可以实现多个设备之间的数据交换和共享。
（4）安全性高：Wi-Fi技术支持多种加密方式，可以保障数据传输的安全性。
四、NFC技术1. 概述NFC技术是一种采用近距离无线电波进行数据传输和交换的技术。
短距离无线通信概论
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短距离无线通信技术及应用 电子工业出版社
第一章 短距离无线通信概论
表1.1各代蓝牙技术规范的对比
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第一章 短距离无线通信概论
蓝牙技术的特点：
（1）蓝牙技术在全球范围内适用。 （2）蓝牙技术同时可进行语音与数据传输。 （3）蓝牙能够组建临时性对等连接（Ad-hoc Connection)。 （4）蓝牙技术的调制方式和传输速率。 （5）蓝牙技术具有非常好的抗干扰能力。 （6）蓝牙模块的体积非常小，使可方便地嵌入到各种设备中。 （7）蓝牙设备的功耗非常低。 （8）蓝牙技术具有公开的接口标准。 （9）蓝牙产品成本低，而集成蓝牙技术的产品其成本增加很少。
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第一章 短距离无线通信概论
ZigBee无线网络的特点：
（1）极低的系统功耗。 （2）较低的系统成本。 （3）安全的数据传输。 （4）灵活的工作频段。
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第一章 短距离无线通信概论
1.2.3 Wi-Fi技术
Wi-Fi全称Wireless Fidelity(无线保真度)是一种能够将个 人电脑、手持设备（如PDA、智能手机）等终端以无线方 式互相连接的技术，是目前应用最为普遍的一种短程无线 传输技术。WI-FI是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi 联盟(Wi-Fi Alliance)所持有，目的是改善基于IEEE 802.11标 准的无线网路产品之间的互通性。
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第一章 短距离无线通信概论
1.2.2 ZigBee技术
为了解决WSN中小型，低成本设备无线联网的要求， 2002年，电器和电子工程师协会成立了IEEE802.15.4工作 组。该工作组定义了一种无线连接技术。ZigBee正是这 种技术的商业化命名。
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一、无线频谱资源
1.频谱也是一种资源；
无线电波 105
紫外线
红外线
1015
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1020
1025
/m
f/Hz
3×10 3
3×10 －2
3×10 －7
(3 .8 ～ 7 .8 )×1 0－7
3×10 －12 3×10 －17
图 1 — 4 电磁波波谱
信频率资源供不应求及不兼容的现状，为了在公用频段内 不干扰其他系统的工作，美国联邦通信委员会（FCC）规 定：在3.1G-10.6G频段超宽带系统在室内EIRP不大于： -41.3dBm。
• 10米时的传输余量：112Mbps时6dB； • 7米时的传输余量：224Mbps时6dB； • 4米时的传输余量：448Mbps时6dB；
6） RFID系统
• RFID是射频识别技术的英文(Radio Frequency Identification)的缩写
• 射频识别技术简介
什么是射频识别技术？ 射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交 变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信 息达到识别目的的技术。 射频识别系统通常由电子标签(射频标签)和阅读器组 成。电子标签内存有一定格式的电子数据，常以此作为待 识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别 物品上，作为待识别物品的电子标记。
2、传输损耗
1）、信号的自由空间损耗
其中：
R为通信距离 f为信号频率
L(dB)
20
log
4
20
log
4Rf
c
C为光速
当f以MHz为单位，R以 km为单位时，可以得 到：
L(dB) 32.45 20log f (MHz) 20log d(Km)
2）无线智能家居系统
4）无线智能交通收费系统
5）UWB系统
• UWB信号的宽频带、低功率谱密度的特性，决定了UWB
无线传输技术的以下优势：
• 1易于与现有的窄带系统，如全球定位系统（GPS）、蜂
窝通信系统、地面电视等共用频段，大大提高了频谱利用 率；
• 2易于实现多用户的短距离高速数据通信； • 3对多径衰落具有鲁棒性。 • UWB无线技术基于共用频段的思想，将打破短距离无线通
机序列控制被数据调制的载波中心频率在 一组频率中随机地跳动。根据跳频速率的 快慢，可把跳频系统分为快跳频和慢跳频。 根据相位关系又把跳频分为相干与非相干 跳频系统。
五、具体应用领域
• 1）非接触式收费系统 • 2）无线智能家居系统 • 3）无线音频传输系统 • 4）无线智能交通收费系统 • 5）UWB • 6） RFID系统
3、ISM工作频段
频段
范围
标准
备註
13.56MHz 433-435MHz
短距离（<1M） 中短距离
ISM ISO 14443, ISO 15693
ISM
低读取速率 新
902-928MHz
中短距离（3~8M） GSM行动通信
中读取速率
2400-2483.5MHz 5725-5850 MHz
中长距离（5~15M） ISM 802.11b/g
7)北斗定位系统
• 北斗一号工作频率：2491.75mhz。 • 中国北斗2号频率接近GPS 不怕美军干扰 • 美国的GPS工作卫星以L1=1575.42兆赫和
L2=1227.6兆赫两种频率发送导航信号。
• 俄罗斯的GLONASS定位系统 和美国差不多。 • 下图为我国的北斗2号
IQ移相
中频滤波
限幅放大 2FSK调制
器
中频滤波
限幅放大 2FSK解调
器
跳频频率 源
三、 调制与解调技术
• 数字调制:ASK，FSK,PSK,DPSK,QAM等
四、扩频技术
• 直扩DSSS：直接序列扩频是通过伪随机
序列对被调制数据的载波直接进行高速二 次调制来实现扩频。
• 跳频HFSS：所谓跳频扩频方式是使伪随
长距离（数十公尺） ISM 802.11a
高读取速率(微波) 高读取速率(微波)
二、典型无线收发链路
NF 2.3dB
G 2 .3 dB 带通滤波 器
NF 0.25dB
G 0.25 dB 射频转换 开关
匹配网络
IP 3 33 dBm
P1dB 18.5dBm
NF 5 dB
G 16 dB
功率放大 器
IQ混频器
跳频频率 源
NF 2.3dB
G 2.3dB 带通滤波 器
NF 0.25dB
G 0.25dB 射频转换 开关
匹配网络
IP 3 8 dBm P1dB 12dBm
NF 1 .5 dB
G 20 dB
低噪声放 大器
IQ混频器
IQ移相