近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究

王宏敏　連亞波

摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟和科學技術水平的不斷提高，近距離無線通訊技術也獲得了迅速的發(fā)展。高速無線傳輸技術在沖擊波測試中的應用是未來的重要發(fā)展趨勢，本研究將主要對近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進行分析和探討。

關鍵詞：近距離；無線傳輸；沖擊波測試

近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究與設計離不開傳輸技術的研發(fā)與硬件設備的支持。

1 近距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術的分析

目前，有線傳輸技術已經(jīng)不能滿足移動通信的需求及遠程數(shù)據(jù)采集量的日益增加，于是近距離無線傳輸在很多測試領域中的應用就顯得重要。近年來，我國在無線通訊領域已經(jīng)取得了很大的進步，例如高能電池，低耗能電路的應用，射頻電路與數(shù)字電路制作工藝的完善等。這些進步均提高移動通訊設備使用的靈活性，可靠性及經(jīng)濟性。

近距離無線通訊技術主要有以下幾類：第一類，紅外通信技術。這是使用范圍最為廣泛的一種近距離無線通信技術，它借助紅外線通斷的原理進行工作，一般情況下的有效作用半徑為兩米，被廣泛應用于各類遙控器，移動電話等引動設備；第二類，微功率近距離無線通訊技術。這種技術離不開大規(guī)模集成電路技術的支持，在近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，大多數(shù)功能與高頻元件等都能夠集中至一塊芯片的內(nèi)部，體現(xiàn)了良好的功能一致性及性能的穩(wěn)定性。微功率近距離無線通訊技術多應用于小型網(wǎng)絡的搭建中；第三類，藍牙技術。藍牙技術在全球范圍內(nèi)均得到了廣泛的應用，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃綖槭鬃笥遥⑶揖哂泻軓姷拇┩噶Γ軌驅(qū)崿F(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)傳輸，目前主要被應用于網(wǎng)絡中各類數(shù)據(jù)與語音設備當中。

2 無線通信系統(tǒng)的基本結構

無線通信系統(tǒng)的基本結構主要包括發(fā)射機，接收機以及用于無線連接的通道等組成。前兩種是所有無線通信鏈路中非常重要的部件，相互單獨工作或結合在一起形成收發(fā)機。收發(fā)機最典型的就是蜂窩電話，能夠同時進行數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收。

3 近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)遵循的原則

3.1 高效率的數(shù)據(jù)傳輸

近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)首先應該滿足高速，高效及精確的原則，在爆炸沖擊波信號中，一般都包含較為豐富的頻率分量，其采樣的頻率較高，因此為了提高沖擊波測試的精準度，轉換等額頻率一般都在12字節(jié)以上。此外，為了獲得充裕時間的信號，存儲器的容量也會隨之增大，這無形中對無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c效率提出了更高的標準，因此，高速率無線數(shù)據(jù)傳輸技術的開發(fā)是獲得較快測試數(shù)據(jù)的關鍵手段。

3.2 靈活的通信距離

無線數(shù)據(jù)的傳輸需要遵循通信距離靈活性的基本原則，高效快速是一方面，方便靈活的傳輸距離也是十分關鍵的一個要素，因為在移動通信當中，距離的障礙產(chǎn)生降低用戶的體驗，甚至會給用戶帶來不必要的損失，使得無線傳輸系統(tǒng)的設計不能夠得到社會大眾的廣泛認同，十分不利于無線數(shù)據(jù)傳輸技術的研發(fā)與普及。

3.3 微小的天線體積及嚴謹?shù)耐ㄐ艆f(xié)議

微小的天線體積不僅能夠有效減小系統(tǒng)的使用空間，同時也是該領域技術發(fā)展的一個重要表現(xiàn)。特別是對于在爆炸沖擊波場中工作的無線系統(tǒng)來說，體積較大的一般天線是很難在其中存在的，因此必須要控制天線的體積，使其在該種環(huán)境中能夠正常的適應和工作；在無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應用中，測試現(xiàn)場地形的復雜性，地理地貌的多樣性以及通信環(huán)境的惡劣性都是影響數(shù)據(jù)傳輸可靠性與準確性的重要因素，因此必須要有嚴謹?shù)耐ㄐ艆f(xié)議作為基本保障。

4 近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究

4.1 系統(tǒng)的總體結構

無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最主要的作用就是完成存儲測試系統(tǒng)與計算機之間相關數(shù)據(jù)及指令的無線傳輸任務。依據(jù)連接對象及無線通道可以將無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)劃分為兩個子系統(tǒng)，分別為：連接計算機的主要控制系統(tǒng)和連接存儲系統(tǒng)的從控制系統(tǒng)。主要控制系統(tǒng)是通過USB來實現(xiàn)與計算機的連接，從控制系統(tǒng)則對應與存儲測試系統(tǒng)進行連接，體現(xiàn)與主要控制系統(tǒng)一一對應的聯(lián)系。前者的主要職能包括計算機指令的接收，對指令進行判斷操作，實現(xiàn)指令的無線數(shù)據(jù)傳輸，將從從控制系統(tǒng)接收的無線指令傳送給計算機等；后者的主要職能包括接收和處理來自主要控制系統(tǒng)的無線信號，判斷并執(zhí)行相應的操作，對自身的工作參數(shù)進行設定，接收存儲系統(tǒng)的信息并轉發(fā)，對存儲測試系統(tǒng)進行控制等。

4.2 系統(tǒng)的硬件電路

文章研究的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)硬件電路的設計主要分為五個部分，依次為：功率放大電路、射頻電路、接口電路、微處理控制電路以及電源電路的設計。在這當中，控制電路與射頻電路的主要功能是用來實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸，功率放大器用來延伸通信的距離，接口電路的主要職能就是獲取和傳輸經(jīng)過測試所得的數(shù)據(jù)，而電源電路則是在低耗能的要求下，負責為整個無線系統(tǒng)進行供電。頻射電路要以無線射頻的芯片為核心，通過搭建恰當?shù)耐鈬韺崿F(xiàn)電路的設計；功率放大器的電驢設計由于無線控制指令傳輸?shù)碾p向性，需要對射頻收發(fā)轉換開關進行考慮；控制電路是無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，也是系統(tǒng)實現(xiàn)功能的基本保障，因此要特別注意微處理器的選擇問題。

4.3 系統(tǒng)的軟件設計

近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件設計業(yè)十分關鍵。首先，主程序的設計，單片機控制主程序負責控制指令的完成與測試數(shù)據(jù)的無線傳輸，根據(jù)上述內(nèi)容，可以將其分為主控系統(tǒng)控制程序與從控制程序兩個部分進行設計；其次，子程序的設計，該部分主要包括連接測試系統(tǒng)模塊、測試系統(tǒng)上電模塊、工作參數(shù)設定模塊的設計，測壓自檢模塊、速測自檢模塊、調(diào)平衡模塊、等待時間設定模塊，讀取測試數(shù)據(jù)模塊的設計等。

4.4 系統(tǒng)的調(diào)試與檢測

在近距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計完成后，需要與存儲系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)，并對其進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋z測，主要是針對控制指令的無線收發(fā)，測試數(shù)據(jù)的無線傳輸進行相應的實驗測試，并要對無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的有效傳輸距離及平均傳輸速度進行性能的檢測。測試的結構就是無線傳輸系統(tǒng)設計可行性的最佳體現(xiàn)。此外，還要重點對無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣扰c傳輸?shù)木嚯x進行相關的測試，實驗的次數(shù)最好控制在三次以上，以保證實驗數(shù)據(jù)的精準性，測試的內(nèi)容要包含傳輸?shù)闹g，傳輸?shù)乃俾始捌骄鶄鬏斔俾实软椖俊o線數(shù)據(jù)傳輸距離的檢測可以在室外空曠之處完成，將無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x作為控制的變量，進行多組不同距離的測試，并對數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蔬M行記錄和統(tǒng)計。

5 結束語

上述內(nèi)容主要簡要介紹了近距離無線數(shù)據(jù)傳輸技術，無線通信系統(tǒng)的基本結構以及近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計需要遵循的原則，并重點對近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的相關內(nèi)容進行了全面的分析和研究。總的來說，我國在近距離高速無線數(shù)據(jù)傳輸先進技術的研發(fā)與系統(tǒng)的設計方面還有著十分廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1]周黎明.短距離無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)研究[J].工業(yè)控制計算機，2013（5）.

[2]呂國皎，唐婷.關于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的研究[J].自動化與儀器儀表，2010（1）.

[3]游海云.無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計與應用[J].漳州職業(yè)技術學院學報，2012（2）.