近距離紅外無線數據通信技術研究

【摘要】近年來無線數據通信技術不斷發展，紅外無線技術也得到了較大的進步，該技術具有低耗、電磁干擾較小、價格低廉、保密性強等優點，在我國屬于應用非常廣泛的無線通訊技術。近年來近距離無線通信得到了社會各界的廣泛重視，在編碼調制技術逐漸成熟的環境中，紅外通信技術的應用頻率逐漸增高，成為移動設備、辦公設備、手持設備進行通信的重要方法。本文根據紅外通信技術原理進行分析，重點研究了室內紅外傳輸方式的性能，并且對應用限制進行了介紹，探討了紅外無線局域網架設的方法，希望為我國無線通信技術的發展做出貢獻。

【關鍵詞】數據通信；紅外無線通信；近距離通信

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

我國電子技術與互聯網技術不斷發展的過程中，紅外無線通信技術也得到了快速的發展，在多個領域中均有應用。紅外光譜涉及的區域較寬，所以不會受到無線管理協會的約束，而且紅外線并不會穿越不透明物體，安全性也有較大提升，以紅外載波作為基礎的無線通信技術，在國際會議與各大企業中均有應用，其安全性明顯高于其他常用的無線通信技術。傳統射頻線路存在較大的接受幅度波動現象，而使用紅外載波技術則不會出現這種問題，非常適用于各種場合。

1紅外無線通信原理

紅外無線通信設備包括發射設備、信號通道、接收設備，發射設備包括編碼器與發射器，接收器設備包括探測器與解碼器。紅外無線通信系統以雙向通道作為基礎通信方式，而紅外無線通信系統可以結合發射器與探測器，組成紅外收發器，而編碼器與解碼器則可以組成紅外控制器。紅外無線通信設備主要通過收發器、控制器、信號通道共同組成，信號以控制器進行編碼，之后由收發器發射已經完成編碼的信息，由另一部設備的收發器接收信息，并且通過控制器完成解碼轉化，最終進行信號的輸出。

2室內紅外傳輸性能對比

目前常用的紅外傳輸方式可以根據收發器角度進行區分，分別為定向與非定向兩種連接方式，也可以根據傳輸方式將其分為直射與非直射兩種連接方式。定向連接方式是穩定性最佳的系統傳輸方式，可以降低路徑損耗，但是這種傳輸方式需要保證發射設備與接收設備處于固定位置，在移動性多媒體設備中并不適用。非定向連接活動性強，適用于多種活動中的信號傳輸，適用于多媒體設備開發工作。通過混合兩種連接方法的模式，既可以滿足設備的穩定性，還可以滿足收發器的信號發送視角要求。直射連接可以有效提高系統功率效應，降低系統多路傳輸時出現的失真現象。非直射連接的耐用性較強，可以實現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，可以使系統功率得到有效提升，使接收器在視角較低的情況下接受數據。但是使用定向直射連接方法，存在一定的多路失真現象，而且發射設備與接收設備不能存在障礙，該連接方式固定位置，并且進行設備校準。混合非直射方法則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象，在傳輸區域增加的同時，多路失真問題也會更加嚴重。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構，該方式無需校準發射設備與接受設備，并不需要直射完成連接，而是通過地面、墻面漫反射現象，將紅外載波發送到任何區域。該方法的實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象較為嚴重，而且路徑損耗要超出直射方式。

3應用限制

3.1紅外發射強度

如果紅外線頻率過高，就會導致人類眼睛與皮膚受到損傷，所以在設置紅外無線通信時，需要嚴格控制紅外發射強度，在著位速率上升的情況下，為了滿足信號傳遞的距離，就會需要加強紅外發射光強。為了保證紅外發射效果不會影響人類身體健康，在選擇紅外發射強度時，必須滿足IEC836-2發射限制，目前我國紅外數據協會規定，紅外設備發射強度應維持在450mW/sr以下。

3.2紅外通信環境

紅外無線通信技術需要一定的環境要求，在正常的環境中，太陽、白熾燈、熒光燈都會影響紅外數據的傳輸。太陽光的影響區域較大，在510nm-1200nm均有一定影響，熒光燈影響波長為610nm，白熾燈影響帶寬較大，在1100nm時影響最大。因為環境的限制，決定了無線通信系統應用范圍受到一定限制。

4紅外無線設備局域網架構

進行紅外無線設備局域網架構時，需要使用PC、紅外收發器、紅外控制器相互連接，個人便攜設備與終端設備通過紅外收發站進行信號的傳輸，一般局域網應使用一臺主機與三臺分機共同組成。主機與分機可以快速進行數據的傳輸，而PC機數據可以直接在外置存儲器進行儲存，通過紅外收發器與控制器進行紅外信號的檢測與產生，并且可以生成滿足通信要求的紅外線信號，通過控制器完成數字信號的編碼與解碼。紅外發射設備包括發射器與編碼器，紅外接收設備則使用探測器與解碼器組成，在控制器完成信息的編碼后，紅外控制器將數據通過收發器發送，在其它設備檢測到信號后，通過解碼器完成數據解碼，并且通過設備完成數字信號輸出。便攜設備可以與收發站實現無線通信，使數據傳輸的速度得到有效提升，而且大多數設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設備中使用。

5結語

在紅外無線通信技術不斷發展的過程中，近距離紅外無線通信技術也得到了廣泛的應用，尤其是無線局域網的應用，已經在許多行業得到應用。通過紅外無線通信技術，可以實現室內無線網絡，在進行機械測量時，仍然可以使用紅外無線數據進行數據傳輸。在紅外無線技術不斷發展的新時期，將逐漸向小體積、高位速、大距離的方向發展，而近距離紅外無線通信技術，也將在更多行業得到應用。

【參考文獻】

[1] 徐飛.藍牙數據傳輸增強技術研究及其基帶芯片設計實現[D].西安電子科技大學，2013（04）：1-49.

[2] 李端松.海浪發電模擬裝置的動靜態特性及無線數據采集系統的研究[D].山東大學，2013（05）：1-67.

[3] 張弓.短距離無線數據通信技術在計量檢測工作中的應用[J].中國計量，201310（11）：36-37.

[4] 王世華.基于ModbusRTU無線數據通信技術的自行小車控制設計[J].國內外機電一體化技術，201415（08）：51-52.