近距離紅外無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)研究

【摘要】近年來無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷發(fā)展，紅外無線技術(shù)也得到了較大的進(jìn)步，該技術(shù)具有低耗、電磁干擾較小、價(jià)格低廉、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)屬于應(yīng)用非常廣泛的無線通訊技術(shù)。近年來近距離無線通信得到了社會(huì)各界的廣泛重視，在編碼調(diào)制技術(shù)逐漸成熟的環(huán)境中，紅外通信技術(shù)的應(yīng)用頻率逐漸增高，成為移動(dòng)設(shè)備、辦公設(shè)備、手持設(shè)備進(jìn)行通信的重要方法。本文根據(jù)紅外通信技術(shù)原理進(jìn)行分析，重點(diǎn)研究了室內(nèi)紅外傳輸方式的性能，并且對(duì)應(yīng)用限制進(jìn)行了介紹，探討了紅外無線局域網(wǎng)架設(shè)的方法，希望為我國(guó)無線通信技術(shù)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)通信；紅外無線通信；近距離通信

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

我國(guó)電子技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，紅外無線通信技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，在多個(gè)領(lǐng)域中均有應(yīng)用。紅外光譜涉及的區(qū)域較寬，所以不會(huì)受到無線管理協(xié)會(huì)的約束，而且紅外線并不會(huì)穿越不透明物體，安全性也有較大提升，以紅外載波作為基礎(chǔ)的無線通信技術(shù)，在國(guó)際會(huì)議與各大企業(yè)中均有應(yīng)用，其安全性明顯高于其他常用的無線通信技術(shù)。傳統(tǒng)射頻線路存在較大的接受幅度波動(dòng)現(xiàn)象，而使用紅外載波技術(shù)則不會(huì)出現(xiàn)這種問題，非常適用于各種場(chǎng)合。

1紅外無線通信原理

紅外無線通信設(shè)備包括發(fā)射設(shè)備、信號(hào)通道、接收設(shè)備，發(fā)射設(shè)備包括編碼器與發(fā)射器，接收器設(shè)備包括探測(cè)器與解碼器。紅外無線通信系統(tǒng)以雙向通道作為基礎(chǔ)通信方式，而紅外無線通信系統(tǒng)可以結(jié)合發(fā)射器與探測(cè)器，組成紅外收發(fā)器，而編碼器與解碼器則可以組成紅外控制器。紅外無線通信設(shè)備主要通過收發(fā)器、控制器、信號(hào)通道共同組成，信號(hào)以控制器進(jìn)行編碼，之后由收發(fā)器發(fā)射已經(jīng)完成編碼的信息，由另一部設(shè)備的收發(fā)器接收信息，并且通過控制器完成解碼轉(zhuǎn)化，最終進(jìn)行信號(hào)的輸出。

2室內(nèi)紅外傳輸性能對(duì)比

目前常用的紅外傳輸方式可以根據(jù)收發(fā)器角度進(jìn)行區(qū)分，分別為定向與非定向兩種連接方式，也可以根據(jù)傳輸方式將其分為直射與非直射兩種連接方式。定向連接方式是穩(wěn)定性最佳的系統(tǒng)傳輸方式，可以降低路徑損耗，但是這種傳輸方式需要保證發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備處于固定位置，在移動(dòng)性多媒體設(shè)備中并不適用。非定向連接活動(dòng)性強(qiáng)，適用于多種活動(dòng)中的信號(hào)傳輸，適用于多媒體設(shè)備開發(fā)工作。通過混合兩種連接方法的模式，既可以滿足設(shè)備的穩(wěn)定性，還可以滿足收發(fā)器的信號(hào)發(fā)送視角要求。直射連接可以有效提高系統(tǒng)功率效應(yīng)，降低系統(tǒng)多路傳輸時(shí)出現(xiàn)的失真現(xiàn)象。非直射連接的耐用性較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)繞過障礙的載波傳輸功能。定向直射連接的功率主要集中在狹窄的紅外光束之中，可以使系統(tǒng)功率得到有效提升，使接收器在視角較低的情況下接受數(shù)據(jù)。但是使用定向直射連接方法，存在一定的多路失真現(xiàn)象，而且發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備不能存在障礙，該連接方式固定位置，并且進(jìn)行設(shè)備校準(zhǔn)?；旌戏侵鄙浞椒▌t解決了定向直射連接的問題，但是該方法仍然存在多路失真現(xiàn)象，在傳輸區(qū)域增加的同時(shí)，多路失真問題也會(huì)更加嚴(yán)重。漫反射連接使用非定向的非直射連接方式，也是紅外通信研究中最為常用的連接結(jié)構(gòu)，該方式無需校準(zhǔn)發(fā)射設(shè)備與接受設(shè)備，并不需要直射完成連接，而是通過地面、墻面漫反射現(xiàn)象，將紅外載波發(fā)送到任何區(qū)域。該方法的實(shí)用性要超過其他連接方法，而且耐用性較高，但是該方法多路失真現(xiàn)象較為嚴(yán)重，而且路徑損耗要超出直射方式。

3應(yīng)用限制

3.1紅外發(fā)射強(qiáng)度

如果紅外線頻率過高，就會(huì)導(dǎo)致人類眼睛與皮膚受到損傷，所以在設(shè)置紅外無線通信時(shí)，需要嚴(yán)格控制紅外發(fā)射強(qiáng)度，在著位速率上升的情況下，為了滿足信號(hào)傳遞的距離，就會(huì)需要加強(qiáng)紅外發(fā)射光強(qiáng)。為了保證紅外發(fā)射效果不會(huì)影響人類身體健康，在選擇紅外發(fā)射強(qiáng)度時(shí)，必須滿足IEC836-2發(fā)射限制，目前我國(guó)紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)規(guī)定，紅外設(shè)備發(fā)射強(qiáng)度應(yīng)維持在450mW/sr以下。

3.2紅外通信環(huán)境

紅外無線通信技術(shù)需要一定的環(huán)境要求，在正常的環(huán)境中，太陽、白熾燈、熒光燈都會(huì)影響紅外數(shù)據(jù)的傳輸。太陽光的影響區(qū)域較大，在510nm-1200nm均有一定影響，熒光燈影響波長(zhǎng)為610nm，白熾燈影響帶寬較大，在1100nm時(shí)影響最大。因?yàn)榄h(huán)境的限制，決定了無線通信系統(tǒng)應(yīng)用范圍受到一定限制。

4紅外無線設(shè)備局域網(wǎng)架構(gòu)

進(jìn)行紅外無線設(shè)備局域網(wǎng)架構(gòu)時(shí)，需要使用PC、紅外收發(fā)器、紅外控制器相互連接，個(gè)人便攜設(shè)備與終端設(shè)備通過紅外收發(fā)站進(jìn)行信號(hào)的傳輸，一般局域網(wǎng)應(yīng)使用一臺(tái)主機(jī)與三臺(tái)分機(jī)共同組成。主機(jī)與分機(jī)可以快速進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而PC機(jī)數(shù)據(jù)可以直接在外置存儲(chǔ)器進(jìn)行儲(chǔ)存，通過紅外收發(fā)器與控制器進(jìn)行紅外信號(hào)的檢測(cè)與產(chǎn)生，并且可以生成滿足通信要求的紅外線信號(hào)，通過控制器完成數(shù)字信號(hào)的編碼與解碼。紅外發(fā)射設(shè)備包括發(fā)射器與編碼器，紅外接收設(shè)備則使用探測(cè)器與解碼器組成，在控制器完成信息的編碼后，紅外控制器將數(shù)據(jù)通過收發(fā)器發(fā)送，在其它設(shè)備檢測(cè)到信號(hào)后，通過解碼器完成數(shù)據(jù)解碼，并且通過設(shè)備完成數(shù)字信號(hào)輸出。便攜設(shè)備可以與收發(fā)站實(shí)現(xiàn)無線通信，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣鹊玫接行嵘?，而且大多?shù)設(shè)備均安裝了紅外接口，所以近距離紅外通信功能完全可以在小型移動(dòng)設(shè)備中使用。

5結(jié)語

在紅外無線通信技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，近距離紅外無線通信技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是無線局域網(wǎng)的應(yīng)用，已經(jīng)在許多行業(yè)得到應(yīng)用。通過紅外無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)，在進(jìn)行機(jī)械測(cè)量時(shí)，仍然可以使用紅外無線數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在紅外無線技術(shù)不斷發(fā)展的新時(shí)期，將逐漸向小體積、高位速、大距離的方向發(fā)展，而近距離紅外無線通信技術(shù)，也將在更多行業(yè)得到應(yīng)用。

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