短距離無線通信技術(shù)文獻綜述

單位代碼 01 學(xué)號xxxxxxxxx 分 類 號 TN92 密 級 文獻綜述關(guān)于短距離無線通信技術(shù)發(fā)展方向的綜述 院（系）名稱信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱電子信息工程 學(xué)生姓名xxx 指導(dǎo)教師xxx2013年 3月21日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻綜述） 第9頁 關(guān)于短距離無線通信技術(shù)發(fā)展方向的綜述摘 要近年來，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動，加上半導(dǎo)體、計算機等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無線與移動通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段，WLAN技術(shù)、藍牙技術(shù)、UWB技術(shù)，以及紫峰（ZigBee）技術(shù)、射頻識別（RFID）技術(shù)等取得了令人矚目的成就。本文簡要分析了WLAN，藍牙，UWB，ZigBee以及RFID技術(shù)的工作原理，并詳細(xì)綜述了五種短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：短距離無線通信，工作原理，發(fā)展方向，關(guān)鍵技術(shù)1引 言 隨著因特網(wǎng)、計算機技術(shù)、多媒體、電子技術(shù)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，因為人們對信息隨時隨地獲取和交換的迫切需要，無線通信開始在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，人們與信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)密不可分。當(dāng)今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色，低功耗、微型化是用戶對當(dāng)前無線通信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強烈追求，作為無線通信技術(shù)一個重要分支的短距離無線通信技術(shù)正逐漸引起越來越廣泛的關(guān)注。1作為無線通信技術(shù)的一個重要分支-短距離無線通信技術(shù)因其在技術(shù)、成本、可靠性及可實用性方面的突出優(yōu)勢，正逐漸引起人們越來越廣泛的關(guān)注。短距離無線通信技術(shù)的范圍很廣，在一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，并且傳輸距離限制在較短的范圍內(nèi)，通常是幾十米以內(nèi)，就可以稱為短距離無線投通信。2它的技術(shù)特點在于：首先是低成本，這是短距離無線通信技術(shù)的客觀要求；其次是低功耗，相對其他無線通信技術(shù)而言，由于其為近距離傳輸，愈大障礙物的概率也小，發(fā)射功率普遍都很低。本文按照課題要求，概述了短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展，詳細(xì)分析了其主要設(shè)計方案，具體分析比較了各個短距離無線通信的發(fā)展現(xiàn)狀，為畢業(yè)設(shè)計課題的完成提供了理論依據(jù)和設(shè)計基礎(chǔ)。2主流無線通信技術(shù)多年來，人們不斷探索形成了當(dāng)今令人眼花繚亂的短距離無線通信協(xié)議和相關(guān)產(chǎn)品。其中最為廣泛WLAN技術(shù)、藍牙技術(shù)、紫蜂技術(shù)、UWB 技術(shù)以及RFID技術(shù)。他們基本上覆蓋了目前市面的各種應(yīng)用需求，在各自的領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。以下將簡要概括WLAN技術(shù)，藍牙技術(shù)，UWB技術(shù)，ZigBee技術(shù)以及RFID的工作原理，技術(shù)實現(xiàn)方法及其發(fā)展前景。2.1 藍牙技術(shù)2.1.1 藍牙技術(shù)的原理藍牙無線技術(shù)采用的是一種擴展窄帶信號頻譜的數(shù)字編碼技術(shù)，通過編碼運算增加了發(fā)送比特的數(shù)量，擴大了使用的帶寬。藍牙使用跳頻方式來擴展頻譜。跳頻擴頻使得帶寬上信號的功率譜密度降低，從而大大提高了系統(tǒng)抗電磁干擾、抗串話干擾的能力，使得藍牙的無線數(shù)據(jù)傳輸更加可靠。3 藍牙的具體實施依賴于應(yīng)用軟件、藍牙存儲棧、硬件及天線4個部分，適用于包括任何數(shù)據(jù)、圖像、聲音等短距離通信的場合。藍牙技術(shù)可以代替蜂窩電話和遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)之間通信時所用的有線電纜，提供新的多功能耳機，從而在蜂窩電話、PC甚至隨身聽等中使用，也可用于筆記本電腦、個人數(shù)字助理、蜂窩電話等之間的名片數(shù)據(jù)交換。協(xié)議可以固化為一個芯片，可安置在各種智能終端。42.1.2 藍牙技術(shù)的發(fā)展藍牙無線接入技術(shù)如主干網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)末梢將通信技術(shù)滲透到各行各業(yè)。藍牙無線通信技術(shù)的出現(xiàn)之所以引起企業(yè)界如此廣泛的關(guān)注，就是因為它為其他領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展注入了鮮活的生命力。1.三合一電話 。在任何地方均使用同一具電話，一機在手走遍天下。當(dāng)你在辦公室時，你的電話可以當(dāng)作對講機使用，不須支付任何電話費；在家時，你的電話可以當(dāng)作無線電話使用，只須支付有線電話的費用；而當(dāng)你出差旅游時，你的電話就可以當(dāng)作行動電話使用，此時你才需要支付行動電話的費用。由于手機有高功率的電磁波，據(jù)報導(dǎo)證實電磁波會對人體造成傷害，但是由于藍牙應(yīng)用的是低功率，所以不會對人體有任何傷害，藍牙收發(fā)話器對也有健康的好處。2.交互式會議。連接到每一位參與者做實時數(shù)據(jù)交換。在會議中，你能立即和其它參與者共同分享信息，也能以無線的方式操作投影機，這就比傳統(tǒng)的會議記錄更加靈活。3.網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)橋接。漫游網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)時不需要考慮連接的方式。在任何地方，當(dāng)你使用你的筆記型計算機漫游Internet時，你不需要考慮你是要透過以行動電話無線的方式連結(jié)或是以有線的方式連結(jié)。52.2 UWB技術(shù)2.2.1 UWB技術(shù)的基本原理UWB又被稱為脈沖無線電(ImpulseRadio)，具體定義為相對帶寬(信號帶寬與中心頻率的比)大于25的信號或者是帶寬超過1.5GHz的信號.UWB實質(zhì)上是以占空比很低的沖擊脈沖作為信息載體的無載波擴譜技術(shù)，它是通過對具有很陡上升和下降時間的沖擊脈沖進行直接調(diào)制。6UWB的關(guān)鍵技術(shù)LUWB信號的編碼UWB系統(tǒng)主要采用兩種編碼方式：跳時編碼THUWB和直接序列編碼DSUWB。72.2. UWB的發(fā)展方向市場分析UWB對于我國而言，同樣也是新生事物。就其技術(shù)本身而言，我國正在積極加入到UWB技術(shù)研究領(lǐng)域中去，很多科研機構(gòu)和越來越多的高校已經(jīng)將目光投向這一極具發(fā)展力的技術(shù)。國家無線電管理部門也在積極籌劃，與國外先進UWB生產(chǎn)商進行技術(shù)交流，爭取盡早制定我國UWB管理框架，為我國UWB市場盡早制定技術(shù)規(guī)則。 (1)家用電視領(lǐng)域為適應(yīng)信息社會的快速發(fā)展，科學(xué)家們意識到，數(shù)字電視的功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原先設(shè)想的提供高清晰圖像、高質(zhì)量音響的范疇，數(shù)字電視還能夠支持實現(xiàn)家庭信息化、寬頻互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)社區(qū)服務(wù)等人們企望的功能，而UWB技術(shù)的應(yīng)用將會成為這一換代過程當(dāng)中最為耀眼的賣點。 (2)集成電路設(shè)計領(lǐng)域UWB技術(shù)的蓬勃發(fā)展，必定會帶動集成電路設(shè)計領(lǐng)域的大發(fā)展。一方面，UWB技術(shù)的實現(xiàn)目前僅局限于一些國外公司或組織中，一旦UWB標(biāo)準(zhǔn)確定，并且通過我國無線電管理部門的設(shè)備檢測和型號核準(zhǔn)認(rèn)證，它將會給我國的集成電路設(shè)計帶來無限機遇。另外一方面，據(jù)有關(guān)研究組織稱，UWB技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域，并可在一定程度上取代模塊之間的連線。如果這一技術(shù)得到發(fā)展，那么就好比是一個正反饋作用于UWB制造業(yè)，使UWB設(shè)備外圍芯片技術(shù)得到更快的發(fā)展。(3)消費電子產(chǎn)品方面高速數(shù)據(jù)傳輸方面我國消費電子產(chǎn)品消費市場的不斷膨脹給UWB技術(shù)的應(yīng)用提供了絕好的發(fā)展機遇。以MP3為例：作為普及度越來越高的時尚類產(chǎn)品，MP3已經(jīng)成為數(shù)碼相機、筆記本、手機等流行消費電子產(chǎn)品之后的又一大行業(yè)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從2002年到2007年MP3的銷售量逐年增長，對于消費者、產(chǎn)品開發(fā)商、制造商、銷售商來說，產(chǎn)品功能、數(shù)據(jù)質(zhì)量、待機時間、傳輸速度4方面共占其購買考慮因素的65。而高速數(shù)據(jù)傳輸恰恰是UWB的最大亮點，因此UWB技術(shù)的應(yīng)用會給為消費電子領(lǐng)域帶來一場前所未有的提速運動。(4)數(shù)字化家庭領(lǐng)域隨著UWB技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家庭數(shù)據(jù)傳輸也將成為現(xiàn)實。UWB的近距離高質(zhì)量通信會成為這一領(lǐng)域的中堅力量。據(jù)報道，韓國有1千萬戶家庭全面引入數(shù)字化生活方式，70的韓國家庭可以收看雙向數(shù)字電視，可以通過手機、因特網(wǎng)等各種設(shè)備實現(xiàn)對冰箱、空調(diào)等家用電器的遠(yuǎn)距離交互式操作，數(shù)字化家庭配備的電器產(chǎn)品也將具有相當(dāng)?shù)闹悄?，如自我診斷功能等。數(shù)字化家庭將會給UWB技術(shù)一個非常好的施展才華的空間。82.3WLAN技術(shù)2.3.1 WLAN技術(shù)的原理無線局域網(wǎng)借助于無線電波和紅外線兩種媒體進行傳輸，按照其調(diào)制方法的區(qū)別，又可以將采用無線電波作為傳輸媒體的無線局域網(wǎng)劃分為窄帶調(diào)制方式和擴頻方式。即無線局域網(wǎng)可歸類為：窄帶微波局域網(wǎng)、擴頻局域網(wǎng)和紅外線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)通常由無線接入點AP（Access Point）和無線網(wǎng)卡組成。其信號覆蓋范圍，易于網(wǎng)絡(luò)的跨榮；無需布線，安裝便捷，靈活性和移動性高；采用OFDM技術(shù)，頻譜利用率高。92.3.2 WLAN的發(fā)展WLAN未來會向著高帶寬、廣泛的方向發(fā)展，由于WLAN得2.4G頻段干擾比較嚴(yán)重，未來新頻率的引入將成為解決干擾的重要搜段。隨著運營商布網(wǎng)規(guī)模的逐步夸大，勢必將對WLAN設(shè)備的功能要求及射頻指標(biāo)進一步加嚴(yán)，同時AP/AC間的接口開放將使不同廠家之間的設(shè)備能夠互聯(lián)互通。102.4 ZigBee技術(shù)2.4.1 ZigBee的工作原理紫蜂技術(shù)紫蜂技術(shù)，其英文名為ZigBee，是由英國的Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司、荷蘭飛利浦公司等在2002年10月共同提出，研究開發(fā)的。它是一種新的短距離無線通信技術(shù)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微系統(tǒng)技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用正在世界各地展開，具有成本低、體積小、功耗低的ZigBee技術(shù)，無疑成為目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，作為無線通信應(yīng)用的首選技術(shù)之一。112.4.2 ZigBee 技術(shù)的發(fā)展在國內(nèi)，目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍非常廣泛，很多我們想象不到的地方也在使用ZigBee技術(shù)。1、工業(yè)領(lǐng)域利用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)，使得數(shù)據(jù)的自動采集，分析和處理變得更加容易，可以作為決策輔助系統(tǒng)的重要組成部分。比如ZigBee技術(shù)不僅用來控制照明燈的開關(guān)，它還有一個用途是檢查高速路上照明燈的工作情況。通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，工程師通過計算機，就可以很清楚地監(jiān)測到整個高速路上照明燈的工作情況，這是目前的一個熱點應(yīng)用。再如，ZigBee技術(shù)用于進出的控制，可以記錄汽車的進出，也可以在人員進出時用于傳輸相關(guān)指紋來識別數(shù)據(jù)，進行身份認(rèn)證。此外，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由器功能，它還可以用來實時監(jiān)控煤礦內(nèi)各點的安全狀況，防止事故的發(fā)生。2、消費類電子方面現(xiàn)今我們也可以看到ZigBee用于家庭保安，消費者在家中的門和窗上都安裝了Zi-gBee網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有人闖入時，ZigBee可以控制開啟室內(nèi)攝像裝置，這些數(shù)據(jù)再通過Internet或WLAN網(wǎng)絡(luò)反饋給主人，從而實現(xiàn)報警。當(dāng)在家電產(chǎn)品如空調(diào)，熱水器等安裝ZigBee模塊后，用戶可以通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)來控制這些產(chǎn)品的開啟。3、建筑智能化領(lǐng)域各種燈光的控制，氣體的感應(yīng)與監(jiān)測，如煤氣泄漏的感應(yīng)和報警都可以應(yīng)用ZigBee技術(shù)。三表（電表，氣表和水表）上采用ZigBee技術(shù)，相關(guān)管理部門不但可以實現(xiàn)自動抄表功能，還可以監(jiān)控儀表如電表的狀態(tài)，防止偷電事件的發(fā)生。122.5 RFID技術(shù)2.5.1RFID的工作原理RFID系統(tǒng)原理典型的RFID系統(tǒng)由射頻識別標(biāo)簽、讀寫器以及數(shù)據(jù)交換、管理系統(tǒng)等組成。其中，裝載識別信息的載體是射頻識別標(biāo)簽，獲取信息的裝置稱為射頻讀寫器。射頻識別標(biāo)簽與射頻讀寫器之間利用感應(yīng)、無線電波或微波進行非接觸雙向通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，從而達到識別的目的。132.5.2 RFID的發(fā)展方向隨著無線通信和微電子技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)了多樣化的趨勢，一方面隨著電子標(biāo)簽的存儲容量及CPU處理速度提高，RFID技術(shù)可以取代磁卡、智能卡在電子支付系統(tǒng)中使用；另一方面通過提高電子標(biāo)簽的讀取速度、簡化RFID標(biāo)簽功能，降低標(biāo)簽的成本，使得電子標(biāo)簽可以逐漸取代條碼在商品物流廣泛使用。14下面是一些最有前途的新型標(biāo)簽。1、無芯片標(biāo)簽無芯片標(biāo)簽?zāi)軌蚋菀椎厥褂迷诮咏饘俸鸵后w的情況下或嵌入紙制品中，它們可以提供更大的靈活性和功能。采用表面聲波技術(shù)的無芯片標(biāo)簽在供應(yīng)鏈應(yīng)用中顯示出這種優(yōu)點。其他有潛力的無芯片技術(shù)有可能革命性地改變RFID應(yīng)用，它們使用納米技術(shù)、基因技術(shù)甚至化學(xué)方法實現(xiàn)無芯片標(biāo)簽或物體的惟一標(biāo)識，如紙幣和產(chǎn)品標(biāo)簽。通過因特網(wǎng)可以找到開發(fā)和提供無芯片標(biāo)簽技術(shù)的廠商。2、電子印刷標(biāo)簽電子印刷包括使用導(dǎo)電墨水和標(biāo)準(zhǔn)的印刷方式印刷天線、晶體管甚至集成電路。在盒子或單品上廉價地印刷標(biāo)簽，擴大了日常生活中廣泛使用的RFID應(yīng)用。已經(jīng)有少數(shù)公司使用導(dǎo)電墨水印刷標(biāo)簽天線，以取代銅制天線。3、感應(yīng)標(biāo)簽感應(yīng)標(biāo)簽可以貼在有保存期限的產(chǎn)品包裝上，以便在貨物從倉庫運往商店上架的途中，探測可影響產(chǎn)品質(zhì)量的溫度、振動、野蠻裝卸或生化污染等變量，由此來監(jiān)控物品、托盤或集裝箱的狀況。麻省理工學(xué)院研發(fā)的貨架壽命模型可把溫度變化情況轉(zhuǎn)換成可由食品檢查人員檢測快餐口糧或集體口糧的狀態(tài)模型，這方面的主要進展是以極小的形式整合感應(yīng)技術(shù)和RFID標(biāo)簽技術(shù)。4、智能電子灰塵智能電子灰塵是另一種極小的環(huán)境感應(yīng)結(jié)合體，它是帶有主動式RFID標(biāo)簽?zāi)芰Φ母袘?yīng)器，這種裝置的大小僅為lmm3。潛在應(yīng)用跨越很寬的范圍，從監(jiān)視戰(zhàn)場軍事行動到通過追蹤臉部運動控制殘疾人移動輪椅。智能電子灰塵就是將傳感器與RFID標(biāo)簽封裝在一起，感應(yīng)標(biāo)簽提供監(jiān)視、測量和記錄各種環(huán)境狀態(tài)的能力。當(dāng)傳感器檢測到所要監(jiān)視的外部狀態(tài)發(fā)生變化時，就可以記錄這些變化。5、主動標(biāo)簽主動標(biāo)簽的芯片、天線和電池技術(shù)在迅速發(fā)展。例如使用射頻標(biāo)簽的實時定位系統(tǒng)，若采用被動標(biāo)簽比采用主動標(biāo)簽需要更大尺度的天線。15總 結(jié)本文通過對WLAN技術(shù)、藍牙技術(shù)、紫蜂技術(shù)、UWB 技術(shù)以及RFID技術(shù)的工作原理和發(fā)展方向的分析，了解到短距離無線通信技術(shù)已慢慢滲透到各個領(lǐng)域。在未來的社會，移動通信與無線接入在相互角逐的同時，走向互補融合，各展所長，向接入綜合化、全球化、電子化、一體化的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，進而逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡(luò)的有機融合。相信短距離無線通信技術(shù)會實現(xiàn)新的突破，通信技術(shù)的進步，也給我們的生活帶來新的體驗，為我們的生活帶來新的變革，賦予社會主義新的生機活力。參考文獻1 張方奎, 張春業(yè). 短距離無線通信技術(shù)及其融合發(fā)展研究J.電測與儀表,2007(10):48-52.2 張和平. 淺析短距離無線通信技術(shù)J. 天津科技, 2012(2):53-54.3 扈維. 短距離無線通信技術(shù)：誰是真正的王者J. 無線電技術(shù)與信息, 2007(4):45-47.4 陳明. 計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)計教程(第二版) M. 北京:清華大學(xué)出版社,2007: