關于小型無線通信系統設計與現實分析

張志斌+朱啟妹

摘要：本文主要根據無線通信類電子產品的通信模式設計了一個小型的無線通信系統。對于該系統的設計與現實性的分析，本文是結合了軟件與硬件系統，通信技術等闡述小型無線通信系統的設計與現實分析。

關鍵詞：通信系統；無線技術；小型無線網絡

引言：

電通信發明于十九世紀初期，經過了一百多年的發展與更新，已經成為人們日常生活中離不開的現代技術，這期間，新的通信技術不斷被人們發明或發現，人們的視野也變得越來越廣，以前的一封信需要經歷好幾周甚至一個月的時間，現在人們隨時隨地都可以聯系到世界的任何角落。尤其是在二十世紀時，小型無線通信系統被人們廣泛地使用。

一、無線通信系統的實驗原理

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

隨著現代通信技術與計算機控制技術的持續發展與相互結合，通信能做到的事情越來越多，人們可以在任何地方，利用任何通信設備進行任何信息的獲取。

1、線性調制解調原理。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的。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。這時就需要調制來幫助把原始信號的頻率轉化到較高的水平上去，這樣就會使傳輸時的性能大大增加，信道的多路復用在這里也得到了體現，并且還擴展了信號帶寬，提高了系統的抗干擾、抗摔落等特性。

我們利用通信來交流信息，因此準確的將信息發送和接收是非常必要的。通信信號常被加載到載頻上。只有調制才可以將信號轉變為在長距離通信中傳輸而不會或很少產生失真的信號，調制還可以提高信道的利用率以及保證信息能夠準確無誤的在信道中傳輸。

一般的，我們可以將調制分成基帶調制與帶通調制。調制的目的就是讓信號在無線信道中能夠更方便的傳輸，并且還可以實現多路信號同時傳輸，既多路復用技術，并且還可以提高我們對信道的利用率，減少噪聲對系統的干擾，顯著的提升系統的抗干擾能力，還可以互換傳輸帶寬與信噪比。總的來說，調制對通信系統的影響是不可或缺的，尤其在通信系統的有效性和可靠性上，調制發揮了很大的作用。我們經常提到的調制都可以認為是載波調制，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制，是一種高頻信號。光有調制還不夠，人們如果需要讀懂信號中所攜帶的信息，還需要對已調信號進行轉化，并還原出調制之前的信號，這就使解調，實際可以看作是調制的逆過程。調制和解調一般是一起被人們使用的，我們一般會將其稱為調制系統。

2、調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，從信源處發送出的原始信息通過電信號進行傳遞。在模擬調制系統中，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的要求，原始信號具有從零附近開始的頻率譜。

我們在生活中處處可以見到模擬信號，從我們聽到的歌聲，到海平面的采集數據等等都是模擬信號。模擬信號可以按照調制方式進行分類，可以分為幅度調制和角度調制。本文將只對幅度調制進行分析與討論。幅度調制又可分為四種：最早發展的常規雙邊帶調幅（AM），雙邊帶調幅（DSB），單邊帶調幅（SSB），殘留邊帶調幅（VSB）。如果一個載波經過了調制，那么我們稱它為已調信號。調制信號不含任何信息，所以當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在已調信號上。這時的已調信號就可以在無線信道中進行發送和接收了。

二、具體模塊實現

首先需要在電腦上面安裝串口調試助手軟件，該軟件可以完成發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，對于波特率的設定必須要保證收發的一致性。其他模塊的實現如下。

1、電平轉換模塊。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。這兩款芯片現在廣泛的應用在無線通信的應用中，被當做是識別地址編碼的最常用芯片。

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

本項目要求軟硬件相結合，需要完成軟件的程序編寫，并將編好的程序寫入到stc89c51單片機中，并且完成硬件部分的焊接工作，最終完成調試。檢測結果則是根據信號進行關鍵信號的測量與收發信號的調制。

三、無線通信系統的現實分析

本項目是小型的無線通信系統，現代通信技術經過了不斷地發展，人們開始發現模擬通信系統是滿足不了特定的需求的，于是數字通信系統出現了。無線通信系統有很多優點，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，這些優點也是需要付出代價的。無線通信的數字通信在帶寬的占用問題上比較浪費。無線通信系統對某一話路而言，話路的利用率大大降低。并且技術要求相對來說比較復雜，必須準確地區分每一個碼元，并且找出每一個信息組的開端，這就需要發送端和接收端實現嚴格同步。還有一個問題，就是如果我們想要將模擬信號變為數字信號，在轉化的過程中就會不得不去應對量化誤差的問題。而無線通信系統高度發展的今天，模擬到數字的變化是必須的。所以在通信帶寬資源極其有限的情況下，數字通信系統不可能完全取代模擬通信，而實際上模擬通信較之數字通信來說，在通信領域中也具有非常廣泛的應用。

四、結束語

本項目是小型的無線通信系統，該系統涉及到了信號、電平、編碼、解碼、調制、解調等概念，并且應用了單片機來實現。該項目的設計結合了軟件與硬件兩大板塊，可以很直觀的實現無線通信系統的功能。

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