数字无线电子终端的关键技术研究

数字无线电子终端的关键技术研究摘要：本论文以实现数字无线电子终端关键技术为主要研究方向和目标。通过对数字无线电子终端中嵌入式软硬件平台，Linux设备驱动技术、无线接入技术进行深入研究，并结合硬件原理图的设计，研制出了具有WiFi无线可视对讲功能的样机。该样机实现了点对点的无线音频双工实时传输，图像的单向实时传输，可广泛应用于住房小区、别墅等门禁系统中，具有较大的现实价值和意义。

关键词：终端；无线接入；WiFi规范

1引言

由于网络技术的开展，电子产品的智能化水平越来越高，需要随时随地进行信息交互，电子产品中无线技术和数字技术的结合成为一种趋势。据新华网报到，第41届拉斯韦加斯国际消费电子展上，来自全球140多个国家和地区的近3000家消费电子厂商带来了最新的产品和效劳，其中数字化和无线技术成为引领今年消费电子展的两大趋势。无线技术嵌入消费电子产品也是展会透露出来的一大趋势。本文主要研究无线接入的关键技术及其应用开发。

2WiFi规范

无线局域网规范IEEE802.11定义了无线局域网应用的物理层和媒体访问控制层规那么，是各工作站的信息得以正确、可靠和有效传输的寄出，包括了对信息、管理、控制和物理层等的定义。IEEE802.11规范规定了三种发送及接收技术：扩频技术，红外技术和窄带技术，扩频技术又包括直接序列扩频和跳频扩频技术[13]。

WiFi是用于办公室和家庭的短距离无线技术，该技术使用2.4GHz频段，主要包括IEEE802.11a和IEEE802.11b两个规范。本课题无线接入局部采用的是IEEE802.11b规范，该规范采用一种新的调制技术CCK，使用动态速率漂移，可以根据环境的变化在11Mbit/s、5Mbit/s、2Mbit/s、1Mbit/s之间切换，但是无论采用哪个速率，其系统占用带宽均为22MHz。

无论采用哪种物理层规范和应用多少速率的传输速度，IEEE802.11b规范都应用同一种MAC规范来调整终端之间的通信以及控制用户如何接入网络。默认的MAC协议运行机制为DCF，它基于载波侦听多址接入干扰防止调度机制。

CSMA/CA机制采用MAC层和PHY层共同协作来防止信号碰撞，在PHY层上通过测量天线上的射频信号能量，确定信号的大小后采用CCA算法来确定信道是否被占用，这种技术具有选择性，这是因为只有和802.11b载波形式相同的信号才能被检测出来。此外，在MAC层还可以采用一种虚拟载波侦听机制，它通过交换使用RTS和CTS信息来预测未来一段时间的媒介上的流量。当一个无线节点发送一个短RTS帧，通信开始建立，接收节点在收到这个RTS帧后发送CTS帧，如果这个CTS帧没有被接收到，表明有碰撞发送，这个RTS过程结束。

802.11b帧传送机制如图2.1所示。

如果一个节点有数据要发送，当媒介侦听为空闲超过DCFinterframespace时间，这个节点就进入在发射该数据帧之前的一段backoff过程，如果接收端成功接收到一个帧信息，接收端在一段Shortinterframespace时间后立刻回复一个ACK消息。如果媒介在backoff期间内检测出信道不是空闲的，backoff过程就会暂停。当媒介在一段新的DIFS时间内测定为空闲，backoff过程重新开始。如果ACK信息没有在规定的间隔内收到，发射节点就会认为数据信息或者是ACK传输失败，通过重复上述的过程重新发射一个数据帧。

802.11b的运作模式分为两种：AdHoc模式和Infrastructure模式。AdHoc模式是指无线网卡与无线网卡直接的通信方式。对于小型无线网络而言，这中连接方式方便快捷，本钱较低，最多可以连接256台终端。Infrastructure模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这是802.11b最为常用的运作模式。在这种模式中，无线网卡需要通过AP与其他无线网卡进行连接。接入点实现频段管理及路由旋择等功能，一个接入点最多可以连接1024台终端。当无线网络节点扩增时，网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢，此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。无线网络需要与有线网络互连，或无线网络节点需要连接和存取有线网的资源和效劳器时，接入点可以作为无线网和有线网之间的桥梁。

3GPRS接入技术