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物联网无线通信原理与实践

提供课件、参考答案、程序、源码,咨询QQ:2301891038(仅限教师)。从原理到实践,手把手带你快速成为物联网无线通信高手。 本书旨在为计算机、物联网、通信等相关专业的高年级本科生与研究生提供一本适于课堂教学与实践的物联网无线通信教材。

作者:陈喆
丛书名:面向新工科专业建设计算机系列教材
定价:49
印次:1-3
ISBN:9787302581963
出版日期:2021.08.01
印刷日期:2024.01.02

在这个“智能为王”“数据是金”的时代,越来越多的物联网设备采集的客观世界数据被用来指导人类的实践活动。物联网设备大多依靠无线通信技术传输采集的数据。本书较为系统全面地讲解了物联网无线通信的原理、技术、应用、实现等方面的知识,并通过一系列实验,加深读者对原理与技术的理解,引导读者快速掌握实现这些技术的方法。 本书不仅适合物联网、计算机、大数据、人工智能、网络、通信、电子、测控、自动化等相关专业高年级本科生及研究生课程学习与自学使用,也适合物联网、无线通信等领域从业人员及爱好者自学与参考。

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前言 “If I have seen further than others, it is by standing upon the shoulders of giants.” —Isaac Newton 在东北大学物联网工程专业任教的九年里,听到过许多学生诉苦: 不知学习某些课程的知识有什么用处,也不清楚各门课程知识之间有何关联。这给了我系统梳理物联网无线通信相关知识点的动力,并尝试建立知识点之间、知识点与实现和应用之间的关联。同时,作为“物联网技术”“物联网通信技术”“无线传感器网络概论”“无线传感器网络实验”等一系列课程的授课教师,也深感缺少一本适合物联网无线通信领域理论教学与实践教学的教材,就像战士缺少一件得心应手的兵器,难以发挥出水平。 两年前,在清华大学出版社“面向新工科专业建设计算机系列教材”征集选题之际,申报本书,经批复后,开始了漫长的写作之旅。其间由于出国访学以及居家隔离等事情,几度耽搁了写作。为了交出一份尽可能满意的答卷,在写作本书的一年多时间里,查阅了数以千计的相关文献资料,投入了几乎所有能够抽出的时间与精力,力求为读者提供一本通俗简明、系统全面、原理与实践并重的物联网无线通信教材。 全书共9章。第1章介绍物联网、无线通信及物联网无线通信技术,并演示在物联网系统中如何使用无线通信技术。 第2章介绍物联网及其无线通信技术的一些应用领域与实例,帮助读者理解物联网无线通信在生产生活中的广泛用途。 第3章介绍物联网无线节点,实现物联网无线通信技术的常用设备的硬件系统组成、功耗与能耗,以及可用的开发板与操作系统,并使用CC1352R1开发板演示物联网无线节点。 第4章介绍无线通信面临的来自无线电波传播与信道的挑战,并使用Octave对路径损耗和多径传播做初步仿真。 第5章主要介绍信源,包括传感器、信号、模拟信号数字化、信源编码、频域与滤波,并通过两个仿真实验帮助读者进一步理解频域和滤波。 第6章主要介绍物联网无线通信的物理层技术,包括加扰、信道编码、交织、数字调制、射频前端、天线等,并通过实验加深读者对数字调制与信道编码的理解,以及使用开发板完成点对点的数据发送与接收。 第7章主要介绍物理层之上的介质接入控制子层,包括物联网MAC协议,以及实现部分MAC协议所需的时钟同步技术,之后通过两个实验进一步理解并设计实现MAC协议。 第8章介绍包括路由协议在内的物联网无线通信网络层,以及实现部分路由协议所需的定位技术,之后通过实验设计并在开发板上实现路由协议。 第9章列举并简要介绍现有的可用于物联网无线通信的技术标准,并通过CC1352R1开发板演示在智能家居中使用Thread无线网络。 本书不仅适合物联网、计算机、大数据、人工智能、网络、通信、电子、测控、自动化等相关专业高年级本科生及研究生教学与自学使用,也适合物联网、无线通信等领域从业人员及爱好者自学与参考。同时本书为授课教师准备了图文并茂的配套幻灯片,便于教学。本书的理论教学参考学时为40学时左右,实践教学参考学时为24学时左右。 受精力、学识、表达所限,书中难免存在不足之处,恳请读者指正。 感谢我的家人对本书写作的理解与支持。感谢我的导师邱才明、张福洪、孔宪正,正是你们的无私付出与多年指导,才使我有幸站在巨人的肩膀上,形成了这种理论与实践相结合的系统观。感谢所有支持过本书写作与帮助过本书出版的人们! 陈喆 2021年1月于沈阳

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  • 陈喆,美国田纳西理工大学博士,东北大学计算机学院副教授,在物联网通信技术与物联网工程专业的创业教育等方面有多年的教学实践经验。
  • 本书力图系统全面地讲解物联网无线通信有关知识,同样适用于不具有通信技术基础的读者。

    本书在讲解原理与技术的同时,通过一系列手把手实验,加深读者对主要知识点及其实现方法的理解,以提升理论联系实际以及工程实践能力。

    本书力图用通俗易懂的语言,简明扼要地讲解有关技术原理以及知识点之间的关联。

    本书为授课教师准备了图文并茂的配套幻灯片,便于教学。
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  • 目录

    第1章引言1

    1.1物联网2

    1.2无线通信3

    1.3物联网无线通信7

    1.4物联网系统演示8

    1.5本书其余各章之间的联系11

    1.6本章小结12

    1.7思考与练习12

    第2章应用13

    2.1医疗保健13

    2.2智能交通17

    2.3工业物联网18

    2.4农业物联网20

    2.5环境与结构监测23

    2.6智能家居25

    2.7军事物联网26

    2.8本章小结27

    2.9思考与练习27

    第3章物联网无线节点29

    3.1硬件系统组成29

    3.1.1传感子系统30

    3.1.2SPI与I2C串行接口33

    3.1.3处理子系统36

    3.1.4通信子系统38

    3.2功耗与能耗39

    3.3开发板与操作系统42

    3.4本章实验45

    3.5本章小结52

    3.6思考与练习52

    第4章无线电波传播与无线信道54

    4.1无线电波传播54

    4.1.1自由空间路径损耗56

    4.1.2多径传播60

    4.1.3衰落61

    4.2无线信道与噪声63

    4.3本章实验64

    4.4本章小结68

    4.5思考与练习68

    第5章信源70

    5.1传感器70

    5.1.1传感器的分类71

    5.1.2传感器的基本指标73

    5.2信号75

    5.3模拟信号数字化76

    5.4信源编码77

    5.5频域与滤波81

    5.6本章实验84

    5.7本章小结90

    5.8思考与练习91

    第6章物理层92

    6.1物理层概述92

    6.2加扰与解扰94

    6.3信道编码与解码95

    6.3.1分组码96

    6.3.2卷积码100

    6.4交织与解交织10...

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