前言


尽管目前物联网市场是跨制造商和产品线的，且呈现碎片化，但物联网的未来在于互操作性。通过采用IEEE和其他技术标准，可以实现这种互操作性。
本书介绍了几种用于物联网（IoT）连接的无线标准及相关的无线通信理论，并详细介绍协议栈的物理层和媒体访问控制层，将要讨论的问题分解为较小的子问题，自下而上地描述无线物联网。
第1章首先介绍无线物联网的概念、相关背景及应用示例。这些应用促进了人们用无线物联网进行无线连接的需求。然后，介绍协议栈的概念，给出协议栈示例以及跨层功能分解的细微差别，以便可以将无线连接分解为具有特定功能的层。涉及物理层和媒体访问控制层的问题通常由独立的标准机构负责解决。最后，重点关注用于链路建立、信道接入、错误检测和调制的层，统一的底层模型包含三层： 射频层、调制解调层和媒体访问控制层。
第2章概述物联网应用程序使用的几种流行的开放无线标准的物理层和媒体访问层。 本章重点介绍由独立标准机构定义的开放标准，并介绍几种流行的无线物联网协议，以便将开放标准和读者较为熟悉的应用领域联系起来。这些协议包括蓝牙（以前称为IEEE 802.15.1）、IEEE 802.15.4和ITU G.9959。本书重点介绍用于物联网的低功耗无线链路。同时，本章还简要地讨论了WiFi，因为WiFi对许多物联网应用至关重要。由于WiFi与一些标准的交互，WiFi在以后的章节中还会出现。本章可作为各种协议的快速参考指南。另外，本章还引入了在后续章节中探讨的各种概念，并告知读者在书中何处可以找到有关该主题的更多信息。
第3章专门讨论射频层，探讨了射频前端。物联网协议倾向软件定义的射频实现，同时也探索了多种射频硬件拓扑。本章回顾了链路预算的概念并通过示例进行介绍。另外，本章还介绍了同时存在大尺度衰落和小尺度衰落的复杂信道模型。




第4章重点讨论调制解调层，涵盖复包络信号模型、调制、解调、同步和扩频等概念。本章首先从背景理论和调制方案的选择两方面对开放标准中使用的线性调制和角度调制方案进行探索。然后讨论用于载波和符号恢复的同步技术。最后讨论无线物联网物理层中采用的各类扩频技术。
第5章介绍媒体访问控制层。本章首先详细介绍无线物联网标准通常采用的信道接入方案，例如CSMA。然后介绍无线物联网标准中所使用的不同频段。特别介绍了2.4 GHz工业、科学和医疗频段及其拥塞情况。本章还讨论无线物联网标准中采用的各种干扰和干扰抑制技术。最后讨论错误检测和校正。
书中反复强调，没有一本书可以涵盖所有的无线系统设计技术。市面上有很多涉及从天线设计到符号同步等主题的图书。本书提供相关理论的背景材料、设计选择的分析以及大量引文，以帮助有兴趣的读者。本书每章都有参考文献列表，以便读者可以更深入地研究相关主题。
本书将提供与物联网平台的轻量级和低成本需求相关的实用参考标准，从而使物联网平台和应用程序开发人员从中受益。本书对涉及数字信号处理（DSP）、网络实施和无线通信的各类工程师很有用，同时对希望了解该技术并开发新产品的企业家或技术爱好者也有帮助。

丹尼尔·周（Daniel Chew）









致谢


非常感谢在本书编写过程中给予帮助的人。感谢Jack Burbank编辑和Bill Kasch编辑能够让我有机会去完成本书。感谢Andrew Adams和Joseph Bruno对本书初稿提出的宝贵意见。感谢Ken McKeever和Ryan Mennecke在专业知识领域为我提供的帮助。
同时，我也要感谢家人和朋友。没有他们，本书不可能出版。
最后，我要将本书献给我的妻子Leona和我的孩子Marin、Everett和Theodore。