點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

譚嘉哲

摘要：本文首先對點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)的發(fā)展歷史進(jìn)行了分析，并對點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)從信號輸入模塊設(shè)計(jì)、控制面板系統(tǒng)設(shè)計(jì)、點(diǎn)對多點(diǎn)的通信界面設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行了闡述。最后，對點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：點(diǎn)對多點(diǎn)；無線通信系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1.點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)的歷史

在二十世紀(jì)三十年代出現(xiàn)了移動(dòng)通信的早期應(yīng)用，如船舶通信、汽車電話等，這些應(yīng)用是點(diǎn)對多點(diǎn)通信，也是多址通信的發(fā)展基礎(chǔ)。當(dāng)時(shí)的移動(dòng)通信的調(diào)制方式主要采用的是模擬信號的調(diào)幅或調(diào)頻，為實(shí)現(xiàn)多用戶入網(wǎng)更是通過頻率分割來得以實(shí)現(xiàn)。不過在當(dāng)時(shí)發(fā)展比較緩慢，究其緣由是受到了一些因素的影響，如技術(shù)水平、使用范圍、體積、設(shè)備成本及可靠性。龐大的通信網(wǎng)是由同步通信衛(wèi)星和地球站組成，衛(wèi)星通信就是一個(gè)典型的多址通信系統(tǒng)。衛(wèi)星資源十分珍貴，因?yàn)樾l(wèi)星的發(fā)射大大增加了轉(zhuǎn)發(fā)器的困難，為了實(shí)現(xiàn)更多的用戶能加入。通信網(wǎng)我們必須要充分利用衛(wèi)星資源。在衛(wèi)星通信真正建立后多址通信方式中才被提出，隨后出現(xiàn)了以下種種多址方式并開始實(shí)現(xiàn)大規(guī)模投入應(yīng)用，這些方式有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）等。通信領(lǐng)域之所以發(fā)生了很大的變化是因?yàn)樾l(wèi)星通信的興起。移動(dòng)通信技術(shù)體制是在元器件技術(shù)及衛(wèi)星通信的不斷發(fā)展后才得到了較大的提高，這不僅僅擴(kuò)大了原本的服務(wù)范圍、服務(wù)區(qū)域，也使得其向陸地移動(dòng)通信過渡，并且使得船舶通信范圍逐步擴(kuò)大，由此產(chǎn)生了許多移動(dòng)通信的具體應(yīng)用如航海和航空無線電話、汽車、列車電話等。單單日本在二十世紀(jì)七十年代初到八十年代初期，不僅出現(xiàn)了信道間隔為25kHz的無線電臺，各種移動(dòng)無線電臺更是由原本的20多萬臺發(fā)展到16萬臺。點(diǎn)對多點(diǎn)通信系統(tǒng)是在1981年的CCIR第九研究組上提出的，在此期間對以下方案性問題進(jìn)行了討論即所使用的頻段、多址方式、調(diào)制方案、頻率重復(fù)利用等。這些有關(guān)時(shí)分多址的一點(diǎn)對多點(diǎn)無線數(shù)字通信設(shè)備的討論結(jié)果在引起許多國家的重視后便得以大量發(fā)展，并出現(xiàn)了多種類似的設(shè)備。

2.點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）信號輸入模塊設(shè)計(jì)

信號輸入模塊的設(shè)計(jì)是點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)第一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。通信系統(tǒng)中相關(guān)信號的輸入對象可以是工作空間的相關(guān)信息，也可以是選擇指定的信號，例如：主要運(yùn)用單選按鈕來調(diào)控屏蔽設(shè)置的語音信號。用選擇實(shí)時(shí)采集的語音信號完成信號輸入模塊工作的步驟如下，首先必須點(diǎn)擊“開始”按鈕，然后就會彈出文件對話框，最后程序設(shè)置對wav格式的文件進(jìn)行篩選就可以了。

（2）控制面板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制面板系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)是點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)第二個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。采取相應(yīng)的頻率作為數(shù)據(jù)參數(shù)是控制面板系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要原則，針對于無線通信文件設(shè)計(jì)時(shí)，為了滿足各個(gè)變量之間的相應(yīng)參數(shù)的傳遞，首先必須要對該程序進(jìn)行編寫，此外還要合理的運(yùn)用有關(guān)的函數(shù)的參數(shù)以保證相關(guān)信息的及時(shí)讀取，利用按鈕給予控制可以充分地利用點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)的文件，特別是“開始通信”等一系列的性能控件，最后便是啟動(dòng)通信信號的對話框，進(jìn)行通信信號的傳輸，設(shè)置相應(yīng)的傳輸參數(shù)。

（3）點(diǎn)對多點(diǎn)的通信界面設(shè)計(jì)

點(diǎn)對多點(diǎn)的通信界面設(shè)計(jì)是點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第三個(gè)任務(wù)。首先是GUI對象的選定，其組態(tài)是在經(jīng)過設(shè)計(jì)GUIDE應(yīng)用程序后確定的，此外在進(jìn)行通信界面設(shè)計(jì)分析過程中必須給予認(rèn)真的設(shè)計(jì)還有系統(tǒng)中抽象出來的各項(xiàng)編程環(huán)節(jié)。有很多的對話框的選項(xiàng)，其中包括訪問命令行、選擇生成文件、重畫窗口、回調(diào)函數(shù)原型的生成，無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的選擇與否，圖形用戶界面設(shè)計(jì)的背景顏色的整體配置。還有這樣的平臺，它是有關(guān)Matlab接口設(shè)計(jì)編輯器組件的，其中包含的用戶界面是有關(guān)所有彈出菜單控制圖形的，以及單選按鈕、編輯框、列表框、靜態(tài)文本。使用GUI之間可以存在于一個(gè)或多個(gè)組件中的差異，這樣就可以確保各部件的名稱或?qū)傩允遣煌摹＿@些屬性的差異還可以被用戶用來檢查其性能。

3.點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）應(yīng)用無線通信系統(tǒng)程序

應(yīng)用無線通信系統(tǒng)程序是點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)表現(xiàn)。在應(yīng)用該系統(tǒng)程序中，為了提供與GUI控制程序相關(guān)的體系框架應(yīng)首先建立相應(yīng)的應(yīng)用程序。這種框架是該通信系統(tǒng)程序的編程并且特別有效，它要采用無線通信程序中的M文件來實(shí)現(xiàn)所有的代碼，這使得M文件會有很多具有差異性的項(xiàng)目，這些項(xiàng)目均使用能夠幫助該系統(tǒng)程序初始化的GUI程序。GUI應(yīng)用程序功能的發(fā)揮是靠M文件的應(yīng)用程序相關(guān)代碼的創(chuàng)建來實(shí)現(xiàn)。

（2）信號發(fā)送系統(tǒng)應(yīng)用

信號系統(tǒng)中發(fā)送功能的應(yīng)用是點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的第二個(gè)表現(xiàn)。信號系統(tǒng)中通過運(yùn)用發(fā)送系統(tǒng)的編碼模塊來實(shí)現(xiàn)某些具有發(fā)送功能的應(yīng)用，它一般包括兩種編碼即信源編碼和信道編碼。信號發(fā)送中對循環(huán)碼的編碼和錯(cuò)碼進(jìn)行統(tǒng)計(jì)是通過相應(yīng)的數(shù)字和通道信號發(fā)送系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)的。信源編碼函數(shù)想要充分發(fā)揮信源編碼功能就需要執(zhí)行M文件編輯設(shè)備，在信道編碼的執(zhí)行時(shí)不僅要在信道編碼中輸入變量的函數(shù)，與此同時(shí)還可以通過使用工具箱中的信源編碼功能進(jìn)行了相應(yīng)的矩陣轉(zhuǎn)換來進(jìn)行重新編碼。

（3）無線通信接收流程

無線通信接收流程點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的第三個(gè)表現(xiàn)。在無線通信接收過程中，必須適當(dāng)?shù)靥岣逿RX--CE的高度才能得到有效的監(jiān)測并且進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)接收，比如在650us后nRF905就能很好的達(dá)到這一效果，若當(dāng)Tx-EN為低時(shí)，nRF905也會進(jìn)入Shock-BurstTM接收模式。在nRF905檢測時(shí)，如果沒有到相關(guān)的頻段載波，則其檢測效果就會在一定程度上偏高；與此同時(shí)，在接收無線通信時(shí)也應(yīng)有相應(yīng)的地址與之相匹配，然而，在數(shù)據(jù)的接收過程中，nRF905要想得到相應(yīng)的提高就必然要得到地址及相關(guān)的CRC校驗(yàn)位。nRF905進(jìn)入空閑模式是通過微控制器一再將TRX-CE置低來實(shí)現(xiàn)的，它想要第一時(shí)間開始進(jìn)入ShockBurstTM接收模式就是通過SPL才能得以保證，剩下流程就是分別進(jìn)入發(fā)送模式和關(guān)機(jī)模式。為了避免有關(guān)的數(shù)據(jù)丟失，當(dāng)正在接收一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，nRF905的工作模式會隨著TRX等相關(guān)的設(shè)備的改變而改變。nRF905正在接收數(shù)據(jù)包與否，以及是否確定nRF905為繼續(xù)接收狀態(tài)主要還是看微處理器接到地址匹配引腳的信號之后才能判斷。

4.結(jié)束語

點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)有著相對應(yīng)的微波頻段，對于點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信的信號必然是在空中傳輸，在其傳輸?shù)倪^程中，必然會出現(xiàn)衰落和時(shí)延等相關(guān)的現(xiàn)象，為此應(yīng)該加強(qiáng)點(diǎn)對多點(diǎn)無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，促進(jìn)其不斷的完善。