關于遠距離紅外激光無線通信系統設計與實現的研究

謝崑++曹嶼

摘要：在科技快速發展的影響下，無線通信系統的應用逐漸增多，通過研究可以發現，現有紅外通信系統的發射功率相對有限，這樣就限制了紅外通信系統進一步發展。因此，做好遠距離紅外激光無線通信系統設計就成為現階段最重要的工作。本文將從紅外激光通信基本情況入手，重點研究遠距離紅外激光無線通信系統的硬件設計與應用層設計。

關鍵詞：遠距離 紅外激光 無線通信 設計 實現

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）12-0041-01

紅外激光又被稱為紅外線，隨著它的應用有效增強了通信能力，滿足了人們對通信的需求，但現代紅外激光通信只能實現短距離傳輸，遠距離傳輸還未實現，因此，怎樣做好遠距離紅外激光通信系統設計就成為現階段最重要的工作。

1 紅外激光通信概述

所謂的紅外激光通信實際上就是將需要發送的信息在激光的作用下實現傳輸，然后將接收到的信號發送到接收端中，而這一目標的實現則在于調整對待信號。而調制就是將信號累加到載波中，一般來講，常用的調制方式有兩種，一種是內部調制，另一種是外部調制[1]。不同的調制方式有著不同的作用，而紅外脈沖信號調制則是借助低頻脈沖信號實現高頻編碼脈沖信號的調制，這樣就形成了調制波，通過紅外激光器發射出來的信號就成為了紅外激光信號。由于其通信性能較好，所以被廣泛應用于各處，但隨著人們需求的增多，現有紅外激光通信系統出現了不足，這就需要做好遠距離紅外激光通信系統設計。

2 遠距離紅外激光無線通信系統的設計與實現

2.1 遠距離紅外激光無線通信系統硬件設計

之所以重視遠距離紅外激光無線通信系統設計，主要是為了滿足實際通信需求。在設計紅外激光無線通信系統硬件的過程中，應先設計好紅外激光調制解調電路，并設計好ARM主板為電路設計提供支持，同時，做好外圍接口電路設計，最后完成PCB印刷線路板設計。只有完成了這些設計才意味著遠距離紅外激光無線通信系統硬件設計達到要求。

首先，調制解調電路設計中，將100米外的信號傳輸設計作為重點，可以將TSOP1738應用到解調設計中，并繪制到調制解調圖形[2]。

其次，在ARM主板電路設計中，要先選擇合適的主板芯片，最好將S3C44B0X應用到設計中，之所以選用該芯片，主要是由于它的功耗相對較低，且生產較多，即便后期損壞也便于更換。

再者，外圍接口電路設計。對于外圍接口電路設計來說，最重要的是做好藍牙模塊與系統擴展的接口設計。在藍牙模塊接口設計中，應注意藍牙模塊電壓輸出設計，并設計好數據通路，只有這樣才能保證設計良好，同時，強化藍牙模塊無流量控制設計，在這一設計中，應加強與CTS與RTS的應用，并將其聯系在一起，構建合適的模型，這些都是在實際設計需要重視的內容。此外，在系統擴展接口電路設計中，應采用按鍵接口與蜂鳴器接口兩種方式，并按照擴展接口用途選擇合適的接口設計方式[3]。

最后，印刷線路板設計。在設計的過程中，應注意紅外調制模塊的PCB設計，在該部分設計中很容易因紅外激光瞬間強電流的產生影響到電路正常運行，所以，在實際設計中應控制好布線角度，最大不超過45度，防止出現傳輸死角，同時，設置好信號線與電源線，避免應用過粗線纜。同時，設置好集成電路與大功率元器件之間的距離，并在其周圍設置一些保護電容，避免激光管受到電流干擾。

2.2 遠距離紅外激光無線通信系統應用層設計

在設計遠距離紅外激光無線通信系統應用層的過程中，應注重UDP的應用，以此強化可靠性，實現數據傳輸，同時設置好應用協議，明確各項要求。為確保協議數據始終處于完整狀態，還需要添加必要的約束機制，強化協議的可靠性，如將數據檢驗機制與超時重傳機制應用其中，如隨著數據檢驗機制的應用，不僅可以全面檢驗各個數據，還能有效強化包內數據的穩定性。同時，還要注意與檢測字段的聯系，強化數據正確性，保證存在于其中的數據完全正確。在設計遠距離紅外激光無線通信系統應用層時，應注意select T/O模型的應用，并利用CUDP-CE加強對UDP的控制。

在實際設計的過程中還要注意協議的對等性，無論哪一部分都要應用CUDP-CE，只有這樣才能做好設計，強化系統性。同時在實際設計的過程中，應讓PDA完成信息發送，server在接收到信息以后，就需要發送開始信息，這樣在PDA受到信息以后，就會將各個信息記錄下來，但值得注意的是通信中PDA和server間并不存在數據交互的關系，所有PDA都能向server發出信息，并實現通信終止。Server在收到這些信息以后，就會將信息傳送到PDA中，可見，PDA與server之間的信息傳輸關系并不是相互的，而是單方向的。然而，在各個PDA測試完成以后，就會將自身結果返回到server中，然后server便根據質量完成數據統計。這樣基本完成了應用層設計。

遠距離紅外激光傳輸系統硬件設計與應用層設計是一項十分重要的工作，要做好這部分設計應加強與現實情況的聯系，只有這樣才能保證設計完整。

3 結語

通過以上研究可以得知，盡管現有紅外激光系統具有一定的通信作用，但由于多種因素影響，現有紅外激光系統已經無法滿足實際需求，這就需要加強遠距離紅外激光系統設計。本文聯系實際情況提出了做好遠距離紅外激光系統設計的措施，希望能為相關人士帶來有效參考。

參考文獻

[1]呂照順，吳晗平，周偉，黃璐，熊衍建.近地面紅外與紫外自由空間光通信特點及其比較研究[J].紅外技術，2011，04：207-213.

[2]武麗敏，蘇寒松，蔡桂方.數字實景游戲中的智能紅外激光槍系統設計與實現[J].電子測量技術，2011，05：103-106.

[3]張慧穎.基于DSP的激光無線語音通信系統設計[J].電子世界，2014，12：163-164.