[發明專利]基于毫米波的微型物聯網組網系統和方法

無效

• 申請號: 201010593696.5
• 申請日: 2010-12-09
• 公開（公告）號: CN102098062A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 忻向軍;劉博;尹霄麗;王擁軍;張琦;趙同剛;馬建新;饒嵐;張曉磊;張麗佳;原全新;戴宇航;涂經綸;范文文;劉皎;張星;關昕
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04B1/00
• 分類號: H04B1/00;H04B1/40;H04W84/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明設計通信技術，特別涉及一種基于毫米波的微型物聯網組網系統與方法。?

背景技術

物聯網的概念于1999年提出，其在互聯網的基礎上，利用射頻標簽(RFID)與無線傳感器網絡技術，構建一個覆蓋世界上所有人與物的網絡信息系統。人與人之間的信息交互和共享是互聯網最基本的功能。而物聯網中，更強調的是人與物、物與物之間信息的自動交互和共享。同時，物聯網是一個動態的全球網絡基礎設施，具有基于標準和互操作通信協議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與互聯網無縫連接。?

一般地，在組建物聯網應用系統時，首先需要給具有感知能力的傳感器或RFID芯片編號，將編號后的傳感器安裝在指定的位置，將編號和物品的基本信息寫入到RFID芯片中，再將RFID芯片貼到指定的物品上。在物聯網系統運行過程中，當傳感器或RFID芯片移動時，能夠通過無線網絡與互聯網隨時掌握不同編號的傳感器或RFID芯片目前所處的位置，能夠指示傳感器或RFID芯片，將它們感知的周邊情況通過網絡傳送給計算機，再利用計算機的智能，決定應該做什么。因此，物聯網有以下優點：?

1：全面展示。也就是利用RFID、傳感器、二維碼。甚至其他的各種機器，能夠隨時即時采集物體動態。?

2：可靠的傳送。感知的信息是需要傳送出去的，通過網絡將感知的各種信息進行實時傳送，現在無處不在的無線網絡已經覆蓋了各個地方，在這種情況下，感知信息的傳送變得非常現實。?

3：智能處理。利用云計算等技術及時對海量信息進行處理，真正達到了人?與人的溝通和物與物的溝通。?

因此，具有移動感知功能的物聯網需要有三大關鍵技術來支撐，這三個關鍵技術是：感知、傳輸與計算。傳輸是物聯網三大關鍵技術的可靠保證。?

隨著物聯網的發展，對傳輸的要求越來越嚴格，而毫米波通信技術日益成熟，其技術的優勢開始得到物聯網行業的重視。?

毫米波(millimeter?wave)為波長為1～10毫米的電磁波，它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，因而兼有兩種波譜的特點。而毫米波通信的實驗研究始于20世紀50年代末，一直延續到80年代初。80年代中期以后，毫米波有源和無源器件日臻成熟和完善，特別是高電子遷移率晶體管系列(HEMT、pHEMT)和異質結雙極晶體管(HBT)等三極管和毫米波微波及微波集成電路(MMIC)的出現為毫米波通信的實用化創造了良好的基礎，90年代開始至今，頻率較低的毫米波系統應用日益廣泛。其主要特點有以下方面：?

1：極寬的帶寬。通常認為毫米波頻率范圍為26.5～300GHz，帶寬高達273.5GHz。超過從直流到微波全部帶寬的10倍。即使考慮大氣吸收，在大氣中傳播時只能使用四個主要窗口，但這四個窗口的總帶寬也可達135GHz，為微波以下各波段帶寬之和的5倍。這在頻率資源緊張的今天無疑極具吸引力。?

2：波束窄。在相同天線尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一個12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18度，而94GHz時波速寬度僅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目標或者更為清晰地觀察目標的細節。?

3：與激光相比，毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認為具有全天候特性。

4：和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系統更容易小型化。由于毫米波的這些特點，加上在電子對抗中擴展頻段是取得成功的重要手段。毫米波技術和應用得到了迅速的發展。?

目前，毫米波技術主要應用于科學研究與應用、毫米波雷達、機場雷達、安全應用、開放技術等方面，在毫米波所有的應用中，需要特別強調的一個領?域是陸地和衛星通信系統以及毫米波段地面通訊。移動電話和數據鏈路基礎設施是迄今為止最大的毫米波系統商業應用。在這些系統中利用所謂的“回程”提供系統節點間的視距連接。利用這種技術建立一個大范圍無線網絡，這個網絡在很大程度上獨立于現有的基礎設施，因此能夠吸引發展中國家使用毫米波系統。為了達到更大容量，可以在“熱點”或“最后一英里”的地方使用40至60GHz波段內的頻率，如機場、火車站和用于廣播和特殊事件的臨時上行鏈路。Proxim?Wireless2等無線電公司海提供0.25到1公里范圍內高容量點對點光纖兼容無線電系統，該系統采用不同復雜度的調制，數據速率可從125Mbps到1.25Gbps。?

然而，現在物聯網中仍然沒有運用毫米波技術傳輸的方案提出。圖1為現有的物聯網物理層實現系統示意圖，現結合圖1，對現有的物聯網物理層實現結構進行說明，具體如下：?