關(guān)于小型無線通信系統(tǒng)設(shè)計與現(xiàn)實分析

張志斌+朱啟妹

摘要：本文主要根據(jù)無線通信類電子產(chǎn)品的通信模式設(shè)計了一個小型的無線通信系統(tǒng)。對于該系統(tǒng)的設(shè)計與現(xiàn)實性的分析，本文是結(jié)合了軟件與硬件系統(tǒng)，通信技術(shù)等闡述小型無線通信系統(tǒng)的設(shè)計與現(xiàn)實分析。

關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng)；無線技術(shù)；小型無線網(wǎng)絡(luò)

引言：

電通信發(fā)明于十九世紀(jì)初期，經(jīng)過了一百多年的發(fā)展與更新，已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開的現(xiàn)代技術(shù)，這期間，新的通信技術(shù)不斷被人們發(fā)明或發(fā)現(xiàn)，人們的視野也變得越來越廣，以前的一封信需要經(jīng)歷好幾周甚至一個月的時間，現(xiàn)在人們隨時隨地都可以聯(lián)系到世界的任何角落。尤其是在二十世紀(jì)時，小型無線通信系統(tǒng)被人們廣泛地使用。

一、無線通信系統(tǒng)的實驗原理

當(dāng)前，人類社會已步入了信息社會。信息化革命席卷全球。在現(xiàn)代信息社會，人們不用再像以前那樣需要將主要的精力用于物質(zhì)和能源的開發(fā)和利用上，而是投入更多的精力與信息通信打交道。在現(xiàn)代社會中，信息作為一種重要的，無法替代的資源正在被科學(xué)家們研究和開發(fā)。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機控制技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與相互結(jié)合，通信能做到的事情越來越多，人們可以在任何地方，利用任何通信設(shè)備進行任何信息的獲取。

1、線性調(diào)制解調(diào)原理。從信源處直接得到的信號是低頻信號，無法直接在無線信道中進行傳輸，它是含有直流分量的低通頻譜。這種低頻的信號是可以并且只能通過線路來進行傳輸?shù)?。不過，雖然這些信號能夠進行有線信道上的傳輸，但是同時在一路信道上只能夠傳輸一路信號，這就大大的浪費了信道的資源使用。這時就需要調(diào)制來幫助把原始信號的頻率轉(zhuǎn)化到較高的水平上去，這樣就會使傳輸時的性能大大增加，信道的多路復(fù)用在這里也得到了體現(xiàn)，并且還擴展了信號帶寬，提高了系統(tǒng)的抗干擾、抗摔落等特性。

我們利用通信來交流信息，因此準(zhǔn)確的將信息發(fā)送和接收是非常必要的。通信信號常被加載到載頻上。只有調(diào)制才可以將信號轉(zhuǎn)變?yōu)樵陂L距離通信中傳輸而不會或很少產(chǎn)生失真的信號，調(diào)制還可以提高信道的利用率以及保證信息能夠準(zhǔn)確無誤的在信道中傳輸。

一般的，我們可以將調(diào)制分成基帶調(diào)制與帶通調(diào)制。調(diào)制的目的就是讓信號在無線信道中能夠更方便的傳輸，并且還可以實現(xiàn)多路信號同時傳輸，既多路復(fù)用技術(shù)，并且還可以提高我們對信道的利用率，減少噪聲對系統(tǒng)的干擾，顯著的提升系統(tǒng)的抗干擾能力，還可以互換傳輸帶寬與信噪比。總的來說，調(diào)制對通信系統(tǒng)的影響是不可或缺的，尤其在通信系統(tǒng)的有效性和可靠性上，調(diào)制發(fā)揮了很大的作用。我們經(jīng)常提到的調(diào)制都可以認(rèn)為是載波調(diào)制，無論是在無線通信中還是在很多其他場合中。載波不會攜帶有任何有用的信息，它可以被原始信號所調(diào)制，是一種高頻信號。光有調(diào)制還不夠，人們?nèi)绻枰x懂信號中所攜帶的信息，還需要對已調(diào)信號進行轉(zhuǎn)化，并還原出調(diào)制之前的信號，這就使解調(diào)，實際可以看作是調(diào)制的逆過程。調(diào)制和解調(diào)一般是一起被人們使用的，我們一般會將其稱為調(diào)制系統(tǒng)。

2、調(diào)制信號在無線信道中的傳輸。通信的作用無疑是被用作交換信息，我們在傳送信息時，從信源處發(fā)送出的原始信息通過電信號進行傳遞。在模擬調(diào)制系統(tǒng)中，這樣的電信號不會直接用于在信道中傳輸。因為它的頻率沒有達到能夠在信道中進行傳輸?shù)囊螅夹盘柧哂袕牧愀浇_始的頻率譜。

我們在生活中處處可以見到模擬信號，從我們聽到的歌聲，到海平面的采集數(shù)據(jù)等等都是模擬信號。模擬信號可以按照調(diào)制方式進行分類，可以分為幅度調(diào)制和角度調(diào)制。本文將只對幅度調(diào)制進行分析與討論。幅度調(diào)制又可分為四種：最早發(fā)展的常規(guī)雙邊帶調(diào)幅（AM），雙邊帶調(diào)幅（DSB），單邊帶調(diào)幅（SSB），殘留邊帶調(diào)幅（VSB）。如果一個載波經(jīng)過了調(diào)制，那么我們稱它為已調(diào)信號。調(diào)制信號不含任何信息，所以當(dāng)原始信號加載上來時，原始信號的幅度等等所有的信息都會體現(xiàn)在已調(diào)信號上。這時的已調(diào)信號就可以在無線信道中進行發(fā)送和接收了。

二、具體模塊實現(xiàn)

首先需要在電腦上面安裝串口調(diào)試助手軟件，該軟件可以完成發(fā)送信息與接收信息的功能。其中信息的格式分為字符與文字兩種，對于波特率的設(shè)定必須要保證收發(fā)的一致性。其他模塊的實現(xiàn)如下。

1、電平轉(zhuǎn)換模塊。主要是由232接口插座與MAX232芯片組成。

2、單片機模塊。本項目采用的是STC89c51單片機。

3、編碼解碼模塊。PT2262與PT2272是本項目采用的編碼與解碼芯片。這兩款芯片現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用在無線通信的應(yīng)用中，被當(dāng)做是識別地址編碼的最常用芯片。

4、調(diào)制發(fā)射與解調(diào)接收模塊。在本項目中所選用的調(diào)制發(fā)射與解調(diào)接收模塊都是市場上相對應(yīng)而言比較成熟的模塊，載波頻率是315MHz，調(diào)制方式是ASK調(diào)制。

本項目要求軟硬件相結(jié)合，需要完成軟件的程序編寫，并將編好的程序?qū)懭氲絪tc89c51單片機中，并且完成硬件部分的焊接工作，最終完成調(diào)試。檢測結(jié)果則是根據(jù)信號進行關(guān)鍵信號的測量與收發(fā)信號的調(diào)制。

三、無線通信系統(tǒng)的現(xiàn)實分析

本項目是小型的無線通信系統(tǒng)，現(xiàn)代通信技術(shù)經(jīng)過了不斷地發(fā)展，人們開始發(fā)現(xiàn)模擬通信系統(tǒng)是滿足不了特定的需求的，于是數(shù)字通信系統(tǒng)出現(xiàn)了。無線通信系統(tǒng)有很多優(yōu)點，比如說抗干擾能力強、易于集成和處理等，但是萬事有利也有弊，這些優(yōu)點也是需要付出代價的。無線通信的數(shù)字通信在帶寬的占用問題上比較浪費。無線通信系統(tǒng)對某一話路而言，話路的利用率大大降低。并且技術(shù)要求相對來說比較復(fù)雜，必須準(zhǔn)確地區(qū)分每一個碼元，并且找出每一個信息組的開端，這就需要發(fā)送端和接收端實現(xiàn)嚴(yán)格同步。還有一個問題，就是如果我們想要將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，在轉(zhuǎn)化的過程中就會不得不去應(yīng)對量化誤差的問題。而無線通信系統(tǒng)高度發(fā)展的今天，模擬到數(shù)字的變化是必須的。所以在通信帶寬資源極其有限的情況下，數(shù)字通信系統(tǒng)不可能完全取代模擬通信，而實際上模擬通信較之?dāng)?shù)字通信來說，在通信領(lǐng)域中也具有非常廣泛的應(yīng)用。

四、結(jié)束語

本項目是小型的無線通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到了信號、電平、編碼、解碼、調(diào)制、解調(diào)等概念，并且應(yīng)用了單片機來實現(xiàn)。該項目的設(shè)計結(jié)合了軟件與硬件兩大板塊，可以很直觀的實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的功能。

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