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老虎机贝斯特入门指南 | LoRa、NB-IOT、TD-LTE、蓝牙4.0全面解析

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  老虎机贝斯特是新一代信息技术的重要组成部分。传感技术、嵌入式系统技术和通讯技术是老虎机贝斯特的三个重要组成部分,其中,通讯技术是互联网啊各单位之间进行信息传输和交流的物质基础,因为有了通讯技术老虎机贝斯特才能实现与世界的互联,本文主要介绍常用的几种老虎机贝斯特通讯方式。

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  LoRa

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  全称“Long Rang”,是LPWAN一种成熟的通信技术,是美国公司的一种基于扩频技术的低功耗超长距离无线通信技术,是Semtech公司私有的物理层技术,主要采用的是窄带扩频技术,抗干扰能力强,大大改善了接收灵敏度,在一定程度上奠定了LoRa技术的远距离和低功耗性能的基础。总体来看,LoRa是为了解决老虎机贝斯特中M2M(物对物)无线通信的需求,主要是在全球免费频段运行,包括433、470、868、915MHZ等非授权频段的低功耗广域接入网技术。

  调制方式

  采用的基于线性调频信号(Chirp)扩频技术,同时结合了数字信号处理和前向纠错编码技术,然后数字信号通过调制Chirp信号,将原始信号频带展宽至Chirp信号的整个线性频谱区间,这样大大增加了通信范围。

  通讯协议

  基于LoRa技术的网络层协议主要是LoRaWAN,定义了网络通信协议和系统架构,LoRaWAN的通信系统网络是星状网结构,主要分为以下三种,第一种:点对点通信,从A点发起,B点接收;第二种:星状网轮询,一点对多点的方式,一个中心点和N个节点,由节点出发,中心点接收然后确认接收完毕,下一个节点继续上传,直到N个节点完成,一个循环周期;第三种:星状网并发,也是一点对多点的通信,不同的是多个节点可以同时与中心点通讯,这就节约了节点的功耗,避免了个别节点的故障而引起网络的瘫痪,网络的稳定性得以提高。

  NB-IOT

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  Nb-IOT是可与蜂窝网融合眼睛的低成本电信级高可靠性、高安全性广域老虎机贝斯特技术。NB-IOT构建于蜂窝网络之上,只消耗180KHz的频段,可以直接部署于GSM网络,UMTS网络和LTE网络,NB-IOT采用的是授权频带技术,以降低成本,它具有四大优势,一:海量链接的能力,在同一基站的情况下,NB-IOT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数,一个扇区能够支持10万个连接,设备成本降低、设备功耗降低,网络结构得到优化;二:覆盖广,在同样的频段下,NB-IOT比现有的网络增益提升了20db,相当于提升了100倍的覆盖面积;三:低功耗,NB-IOT借助PSM和eDRX可实现更长待机,它的终端模块待机时间可长达10年之久;四:低成本,NB-IOT和LoRa不同,不需要重新建网,射频和天线都是可以复用的,企业预期的模块价格也不会超过5美元。

  优势

  强链接:

  在同一基站的情况下,NB-IOT可以比现有无线技术提供50—100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络结构。

  高覆盖:

  NB-IOT室内覆盖能力强,比LTE提升20DB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对老虎机贝斯特覆盖有要求的应用同样适用。

  低功耗:

  低功耗特性是老虎机贝斯特应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类老虎机贝斯特监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池寿命是最本质的需求。NB-IOT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IOT设备 功耗可以做到非常小。

  低成本:

  NB-IOT无需重新建网,射频和天线基本上都是服用的。举个例子:就拿中国移动来说,900MHZ里面有一个比较宽的频带,只需要请出来一部分2G的频段,就可以直接进行LTE和NB-IOT的同时部署。低速率、低功耗、低宽带同样给NB-IOT芯片以及模块带来低成本的优势。

  TD-LTE

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  即time division long term evolution (分时长期演进),由3GPP组织涵盖的全球各大企业及运营商共同制定,LTE标准中的FDD和TDD两个模式实质上是相同的,两个模式间只存在较小的差异,相似度达90%。TDD即时分双工,是移动通信技术使用的双工技术之一,与FDD频分双工相对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术,FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。

  关键技术

  多址技术

  1. 采用OFDMA取代CDMA作为基本的多址技术

  技术原理

  采用循环前缀(CP)对抗符号间干扰,OFDM符号持续时间<信道可以等效为“线性时不变”系统,降低信道时间选择性衰落对传输系统的影响。OPDM子载波的带宽<信道“相干带宽”时,可以认为该信道是“非频率选择性信道,所经历的衰落是“平坦衰落”。”

  2. 上行SC-FDMA多址方式

  TD-LTE系统中上行链路采用SC-FDMA技术,以期降低PAPR,提高攻放功率,延长电池寿命,DTE-S-OFDM可以认为是SC-FDMA的频域产生方式,是OFDM在IFFT调制前进行了基于傅里叶变换的预编码。

  MIMO多天线解决方案

  在多个天线上分别发送多个数据流,利用多径衰落,在不增加带宽和天线发送功率的情况下,提高信道容量及频谱利用率,或提高数据的传输质量。

  优点:

  MIMO多种模式带来多种收益:1.分集增益;2.波束赋星增益;3.空间复用增益

  提高频谱效率:要求TD-LTE的下行频谱效率达到5kps/Hz,上行频谱效率达到2.5bps/Hz。

  TD-LTE中MOMI的应用(PDSCH传输方案)

  TM1.单天线端口传输

  最简单的传输方案,PDSCH使用单天线端口传输时,根据Port0上的CRS进行解调,可用于各种场景。

  TM2.发送分集

  用于增强小区覆盖,作为TM3/4/5/6/7的回退模式,LTE中的实现方式SFBC+FSTD。

  TM3.开环空间复用

  一种大延迟(CDD)空间复用,接收端不需给发送端反馈预编码矩阵信息,用于提高小区平均频谱效率和峰值速率,适用于高速移动场景。

  TM4.闭环空间复用

  发送端需要给接收端反馈预编码矩阵信息,用于提高小区平均频谱效率和峰值效率,适用于低速移动场景。

  TM5.多用于MIMO

  只支持每个用户单程的传输,而且最大支持两层,用于提高小区平均频谱效率和峰值速率。

  TM6.闭环RANK=1的预编码

  用于增强小区覆盖,尽可能承载相关的控制信息,仅支持RANK=1的传输。

  TM7.单流波束赋形

  PDSCH是依据port5上DRS进行调解的,用于提高小区边缘用户的覆盖,单流波束赋形是基于专用导频的非码本波束赋形,主要用于TD-LTE系统。

  TM8.双流波束赋形

  双流波束赋形将波束赋形技术与空间复用技术相结合,既提高小区边缘用户的覆盖,也可以提升小区中心用户的吞吐量,双流波束赋形是基于专用导频的非码本波束赋形,双流波束赋形是TD-LTE Rel-9中的增强型技术。

  蓝牙4.0

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  蓝牙是一种短程宽带无线电技术,是实现语音和数据无线传输的全球开放性标准,它使用跳频谱(FHSS)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)等先进技术在校范围内建立多种通信与信息系统之间的信息传输。蓝牙4.0是2010年7月份发布的,它将传统蓝牙、高速蓝牙以及蓝牙3.0版本规格集于一体的低功耗蓝牙,功耗比之前版本降低了90%,具有极低的平均功耗,待机功耗和峰值功耗,设备建立时间缩短,由原来的100ms缩短至现在的3ms,蓝牙4.0的传输距离可达100米以上,拥有AES-128加密方式,数据更安全。

  关键技术

  1. 蓝牙的系统组成

  无线射频单元,负责数据和语音的接收和发送,具有短距离、低功耗的特点,且蓝牙天线体积小、重量轻。基带或链路控制单元,进行射频信号、数字和语音的相互转化,实现基带协议和其他的底层连接规程。链路管理单元,负责管理蓝牙设备之间的通信,实现链路的建立、验证、链路配置等操作。蓝牙软件协议规范包括传输协议、中介协议、应用协议等。

  2. 蓝牙核心协议

  核心协议由基带、链路管理、逻辑链路和适配协议及业务搜寻协议等4部分组成,它分为两个或多个蓝牙单元之间建立物理RF连接。

  基带协议就是确保各个蓝牙设备之间的物理射频连接,以形成微微网,这个协议可为亟待数据分组提供两种物理连接方式,同步面向连接(SCO)和异步非连接(ACL),SCO可以传输语言分组也能传输数据分组,ACL只能传输数据分组。链路管理协议,管理基带层内主从网络的运行,负责两个多多个设备之间的链路设置和控制,包括传递验证和加密,管理链路密匙。逻辑链路和适配协议,介于高层与底层的适应层,直接为上层服务,主要负责联两个蓝牙设备间数据信息传输时的分段及重组、多路复用和协商通道参数功能,服务发现协议,是蓝牙技术框架中非常重要的一个部分,它使所有用户模式的基石也使用SDP,可以查询到设备信息和服务类型,然后蓝牙设备之间的连接才能建立。