無線傳輸技術(shù)論文范文

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第1篇

[論文摘要]3G的時代已經(jīng)來臨，其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關(guān)注。本文從各個方面對兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了全面的對比研究。

一、引言

上世紀(jì)70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代，相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點(diǎn)，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加，人們對通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術(shù)，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。

二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較

由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求，支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術(shù)實(shí)現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。

WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點(diǎn)。WCDMA技術(shù)較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù)；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點(diǎn)是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。

CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機(jī)待機(jī)時間也增加了兩倍。缺點(diǎn)是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。

1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較

WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點(diǎn)不同，造成了不同的技術(shù)特點(diǎn)。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級。

（1）這兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。

②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。

③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。

④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。

（2）兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①擴(kuò)頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實(shí)現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴(kuò)頻，射頻帶寬為1.25MHz。

②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實(shí)現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質(zhì)量，并支持多用戶。

④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級。

2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較

3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。

WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密，而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強(qiáng)。IS-95廠家設(shè)備難以互通，給運(yùn)營商設(shè)備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實(shí)現(xiàn)無縫的漫游，這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標(biāo)識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點(diǎn)。

3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較

（1）WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。

（2）CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)

主要的CDMA2000運(yùn)營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運(yùn)營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn)，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。

窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。

①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。

②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進(jìn)。對于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn)，然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。

③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗(yàn)網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ)，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。

三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景

對3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度，還要結(jié)合本國國情、市場運(yùn)作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看，兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種，但可以共存。

在我國，GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模，歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn)，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對GPS依賴較大；在小區(qū)站點(diǎn)同步方面，CDMA2000基站通過GPS實(shí)現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設(shè)計(jì)可以使用異步基站，運(yùn)營者獨(dú)立性強(qiáng)；對于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。

WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù)，并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計(jì)是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。

由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。

參考文獻(xiàn)：

［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術(shù).北京：人民郵電出版社.

第2篇

1.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很受大眾的喜歡與它的高科技的發(fā)展是分不開的，而且許多國家也很重視它的發(fā)展，世界各國的工業(yè)界、高科技界和學(xué)術(shù)界對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展展開了猛烈的攻勢，希望可以通過靠科技技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，許多國家還將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)列入國家的重點(diǎn)研究技術(shù)，而且一些周刊和雜志對無線網(wǎng)絡(luò)的評價也很高，認(rèn)為無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是未來引領(lǐng)世界計(jì)算機(jī)進(jìn)步的主要技術(shù)。

1.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的發(fā)展還很緩慢，這主要是由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國出現(xiàn)的時間比較晚，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的研究方案中還處在初級階段，與西方一些發(fā)達(dá)國家相比，存在嚴(yán)重的滯后性，我國在無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的研究主要局限在仿真計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，在人們的生活和軍事中的應(yīng)用還很少，而且無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)可以用來作環(huán)境監(jiān)測，我國卻沒有將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)處。

1.3目前，中國的未來技術(shù)研究方向中有幾項(xiàng)是專門針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行直接論述的，而且在一些重大會議的決策里面，也將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)列為三大前沿信息技術(shù)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的自發(fā)組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能感知技術(shù)都成為中國重點(diǎn)信息技術(shù)研究，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國如此重視的情況下一定會有所成就，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也成為社會信息技術(shù)發(fā)展的必然，在我國，信息技術(shù)領(lǐng)域廣泛地被應(yīng)用已經(jīng)成為不爭的事實(shí)，對人們的生活、工作和社會的發(fā)展帶來很深刻的影響。

2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展

2.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)代社會，人類的生活水平在逐漸的提高，人們對于環(huán)境的探討也越來越重視，環(huán)境方面的應(yīng)用科學(xué)也越來越多，傳統(tǒng)的環(huán)境探索的模式已經(jīng)不能滿足人們對環(huán)境探索強(qiáng)烈的欲望，而且關(guān)于環(huán)境的采集數(shù)據(jù)的難度也越來越大。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)及時地解決了環(huán)境探索方面的難關(guān)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對戶外的野生動物的跟蹤、發(fā)現(xiàn)和保護(hù)做出了巨大的貢獻(xiàn)，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們能夠?qū)Ω鞣N野生動物的生存成長環(huán)境做監(jiān)測，比如說動物生存環(huán)境的氣象、洪澇災(zāi)害、地球的物理環(huán)境、環(huán)境的污染狀況、大氣的監(jiān)測等等，根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果采取必要的保護(hù)措施和改善措施。

2.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起于軍事領(lǐng)域，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛(wèi)，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)器安置在國家的邊疆防線上，士兵可以直接通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對國家邊疆進(jìn)行防御，接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應(yīng)的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應(yīng)用就是可以對目標(biāo)進(jìn)行定位，以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進(jìn)攻，還可以通過無線傳感技術(shù)對無人駕駛的車輛進(jìn)行擺布，戰(zhàn)爭結(jié)束后，無線傳感網(wǎng)絡(luò)還能對戰(zhàn)場的破壞性和環(huán)境污染程度進(jìn)行監(jiān)測并且評估。

2.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭生活中的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最貼近人的生活的應(yīng)用就是在家庭生活中的應(yīng)用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)器可以為人民的生活提供很多方便，并且能夠使人們的生活環(huán)境更舒適，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為人們的生活提供比較人性化智能家居，比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機(jī)和微波爐等，這樣用戶就可以在遠(yuǎn)處遙控這些家用產(chǎn)品，而且還能通過無線傳感技術(shù)在家里的主要房間安裝監(jiān)測器，以便隨時控制家里的安全。

2.4無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在健康護(hù)理人的方面的應(yīng)用主要是用來對患者和醫(yī)生的行為進(jìn)行監(jiān)測，人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數(shù)據(jù)，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情，并得到及時的救治，無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)在不久的將來會更加的方便，用途也會更加的多，還能實(shí)現(xiàn)醫(yī)療的遠(yuǎn)程遙控。

3結(jié)束語

第3篇

關(guān)鍵詞：無線通信低功耗移頻鍵控PIC16F73單片機(jī)芯片CC1000調(diào)制解調(diào)芯片

在工業(yè)、科學(xué)研究以及醫(yī)療設(shè)備中，目前出現(xiàn)了大量需要進(jìn)行通信的設(shè)備，這些設(shè)備通信距離較近、數(shù)據(jù)量較小、不適合布線。比如自動抄表系統(tǒng)、酒店點(diǎn)菜系統(tǒng)以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中有很多設(shè)備是可移動的，而且要求何種小便于攜帶。因此，要求其通過設(shè)備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點(diǎn)。基于這些需求，本文給出了一款超低功耗的無線數(shù)字傳輸模塊的設(shè)備及實(shí)現(xiàn)方法。

該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調(diào)制解調(diào)芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機(jī)PIC16F73，從而保證了系統(tǒng)的超低功耗。同時，為了適應(yīng)電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統(tǒng)的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)的半雙工通信，并且提供標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計(jì)算機(jī)連接。

圖1

1模塊硬件設(shè)計(jì)

模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

作為工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的底層通信設(shè)備，該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、假數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)組合、解碼數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等功能。在接收過程中完成數(shù)據(jù)由電信號向位流、由位流數(shù)據(jù)向字節(jié)，由字節(jié)向數(shù)據(jù)幀的變換，而在發(fā)送過程中則完成接收到的逆向過程。數(shù)據(jù)發(fā)送過程中數(shù)據(jù)流的變化如圖2所示。

調(diào)制解調(diào)由CC1000完成。系統(tǒng)采用頻移鍵控調(diào)制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數(shù)據(jù)采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，空中發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)需要設(shè)置，最高FSK數(shù)據(jù)速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數(shù)據(jù)接口，可編程配置載波頻率和數(shù)據(jù)速率等內(nèi)容。有關(guān)CC1000的詳細(xì)內(nèi)容見參考文獻(xiàn)。

模塊控制器在發(fā)送時從用戶接口接數(shù)據(jù)和命令，并將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀傳送給CC1000，控制CC1000進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在接收時，控制器接收從CC1000傳送過來的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，過濾噪聲，將數(shù)據(jù)由位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)，進(jìn)行校驗(yàn)并將用戶數(shù)據(jù)通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實(shí)現(xiàn)所發(fā)即所收。

模塊是為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設(shè)計(jì)的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時PCMD必須為高電平。配置命令工作時序如圖3所示。

發(fā)送數(shù)據(jù)時PCMD應(yīng)置為低電平，通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。模塊使用時間間隔區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀，如果有傳輸半個字節(jié)的時間沒有接收到數(shù)據(jù)，則認(rèn)為此前接收到的為一幀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將編碼該幀數(shù)據(jù)并通過CC1000進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送。因此，如果用戶數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送的，用戶應(yīng)當(dāng)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免模塊將一幀數(shù)據(jù)分割為兩幀數(shù)據(jù)發(fā)送，從而降低發(fā)送效率。模塊只能進(jìn)行半雙工通信，沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時模塊處于接收狀態(tài)；有休眠信號時模塊進(jìn)入體眠狀態(tài)，此時模塊無法接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，只有將模塊喚醒后，才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。READY信號是模塊工作狀態(tài)指示信號。當(dāng)READY長時間處于低電平狀態(tài)時，可以使用RST將模塊復(fù)位，重新設(shè)置模塊的工作狀態(tài)，以避免模塊處于錯誤工作狀態(tài)。

2軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用專門為PIC單片機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?yàn)镻IC系列單片機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼，具體內(nèi)容參考文獻(xiàn)。系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數(shù)據(jù)封裝，因此系統(tǒng)軟件借用Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機(jī)制設(shè)計(jì)，采用消息循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)。經(jīng)過長時間的初中，證明這種結(jié)構(gòu)非常適合單片機(jī)系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

圖4為程序初始化和主函數(shù)部分的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)程序總線結(jié)構(gòu)采用消息驅(qū)動機(jī)制。在系統(tǒng)內(nèi)部寄存器和變量初始化完成后便可以進(jìn)入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內(nèi)部的事件通過CPU中斷系統(tǒng)激勵CPU運(yùn)行的。為了能夠使系統(tǒng)產(chǎn)生和響應(yīng)消息，必須啟動CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進(jìn)入消息循環(huán)前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。程序初始化部分在CPU上電或復(fù)位后只執(zhí)行一次，CPU在正常工作時即將終都在消息循環(huán)中反復(fù)檢測消息是否存在，并根據(jù)消息的種類做不同的操作，最后清除相應(yīng)的消息標(biāo)志，再進(jìn)行循環(huán)檢測消息。本系統(tǒng)中消息共有三種，分別是程序節(jié)拍控制信號、與CC1000通信的信號以及與用戶通信的信號。程序節(jié)拍控制信號控制程序的運(yùn)行過程，包括時間信號、外部中斷信號（休眠、喚醒）以及其它定時動作信號；與CC1000通信的信號包括CC1000狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號、接收完成信號、發(fā)送開始信號以及發(fā)送完畢信號等，負(fù)責(zé)管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號包括接收用戶數(shù)據(jù)完畢信號、用戶數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號以及向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)開始信號等，負(fù)責(zé)與用戶的通信管理。程序的消息循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3模塊性能

3．1模塊功能

作為一款專門為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的無線數(shù)字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點(diǎn)。供電電壓范圍為3V～12V。當(dāng)供電電壓為3V時，在接收狀態(tài)下，模塊電流為9.6mA；在發(fā)送狀態(tài)下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態(tài)下，模塊電流為2μA。通信系統(tǒng)使用查詢方式工作時，處于接收的工作電流計(jì)算公式如下，即若休眠時間為dsl，檢測信號時間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA

）：

Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)

因此，如果一個系統(tǒng)的休眠時間為8s,檢測時間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當(dāng)然，實(shí)際使用中應(yīng)該計(jì)算模塊處于接收狀態(tài)時的電流，此時模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數(shù)據(jù)量的大小，但是其極低的待機(jī)功耗對于移動設(shè)備來說是十分重要的。

3．2通信可靠性

通信誤碼率可以使用如下近似公式計(jì)算：

Pe≈Ne/N

式中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總線；Ne為被傳輸錯的碼元數(shù)，理論上應(yīng)有N∞。

在實(shí)際使用中，N足夠大時，才能夠把Pe近似為誤碼率。經(jīng)過對模塊的測試，在數(shù)據(jù)速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時，通信誤碼率為10-3～10-5。在數(shù)據(jù)速率提高時，通信誤碼率會增加，但是通信模塊可采用多項(xiàng)技術(shù)來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而保證通信中的同步問題；而在數(shù)據(jù)鏈路層，使用CRC（循環(huán)冗余編碼）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)，用以保證數(shù)據(jù)到達(dá)用戶應(yīng)用層以后的可靠性。當(dāng)然，用戶在應(yīng)用層還可以采取多種通信協(xié)議來進(jìn)一步提高通信的可靠性。

3.3通信距離

在無線通信中，通信距離與發(fā)射機(jī)發(fā)送信號的強(qiáng)度和接收機(jī)接收靈敏度有著直接關(guān)系。本模塊的發(fā)送功率為10dBm，而在數(shù)據(jù)速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進(jìn)制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區(qū)環(huán)境中，可靠通信距離在10m左右。

圖5

4模塊應(yīng)用

無線智能IC卡水表由負(fù)責(zé)顯示和讀寫IC卡的上位機(jī)和負(fù)責(zé)閥門控制的下位機(jī)組成，上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信使用無線數(shù)字傳輸模塊完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。上位機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)接口，包括顯示下位機(jī)狀態(tài)、顯示剩余水量、讀取IC卡以及與下位機(jī)通信等功能，下位機(jī)完成水脈沖計(jì)數(shù)并接收上位機(jī)的指令控制閥門開關(guān)狀態(tài)。由于本系統(tǒng)采用電池供電，所以要求系統(tǒng)的功耗必須非常低。水表的上位機(jī)和下位機(jī)均采用Microchip公司的低功耗單片機(jī)PIC16F73，下位機(jī)工作在查詢狀態(tài)。