近距离无线通讯技术

近距离无线通讯技术（精选九篇）

近距离无线通讯技术 篇1

1 无线通讯技术特点分析

在科学技术快速发展的背景下, 无线通讯技术已经得到了进一步的研发, 呈现出更多新的特点, 并且因为其采用的是无线接入方式, 在传输数据、图像以及文字时具有更加灵活、高效以及快捷的特点, 并且不受时间与空间等因素的限制。无线通讯技术因为以无线接入的方式, 不会受到有线传输问题的影响, 如地震、台风等, 无论是机动性、稳定性以及可靠性更高, 可以长时间持续保持信息通讯顺畅。但是同时其在应用上也存在一定的问题, 例如其在长距离传输时, 与有线传输相比其更容易受到拦截与干扰, 导致信息的流失, 因此其传输运行的保密性比较差。基于无线通讯技术特点来对近距离的无线通讯进行研究, 就需要从多个方面来进行分析, 选择有效的措施来解决存在的问题, 提高其运行的安全性与有效性, 不断提高工作效率。

2 近距离无线通讯技术发展分析

2.1 UWB技术

UWB技术是无线通讯技术中应用相对较早的近距离通讯技术, 具有比较高的传输速率, 为一种无载波通讯技术, 其主要是利用了非正弦波纳秒窄脉冲来完成数据的传输, 然后通过直接排序或者正交频分调制将数据脉冲信号扩展到相应范围, 最终以极低功率信号在宽频上进行传播。随着科学技术的发展, UWB技术虽然取得了更进一步的成果, 但是其体系并没有得到完善, 还需要对所存问题进行研究, 例如UWB技术怎样才可以与其他通讯系统共存。这是因为UWB技术使用频谱比较快, 这样就会与其他技术频谱造成交叉, 带来外源干扰问题。另外, 还需要解决带内干扰以及4G网络共存问题等。对于UWB与4G共存的研究, 可以选择用DAA作为UWB的防干扰技术。

2.2 Zig Bee技术

Zig Bee技术是一种双向无线通讯技术, 具有功耗低、距离短、复杂程度低、成本小以及速率小等特点, 一般被用来短距离、低功耗并且传输速率低的电子设备之间数据的传输, 或者是典型具有周期性咒术、低反应时间数据以及间歇性数据的传输。Zig Bee侧重应用于对能源管理具有较高要求的领域, 如传感器应用和网络控制领域。随着Zig Bee模块成本的下降, 其产品种类, 覆盖范围将会大面积增加。例如在在数字家庭的应用方面, Zig Bee将从现有的家电遥控、灯光控制、门禁领域进一步发展到灯光控制, 便携设备领域等。在不久的将来, 一些手持式设备将会采用Zig Bee芯片进行家电控制、小额付款等领域。

2.3 蓝牙技术

蓝牙技术主要采用了时分多址技术与高速调频技术, 为移动设备与固定设备之间营造了一个特殊传输环境, 距离距离低以及成本低等特点。通常都是由蓝牙小组来负责蓝牙定制工作, 蓝牙业务为不需要申请的2.4Hz ISM波段, 在面对干扰处理时, 一般会选择用1600跳点/s额定速率高速调频来完成。蓝牙技术会在网络通信、蓝牙芯片的单芯片化设计、高速扩展, 长距离传输以及无线局域网间的干扰等问题上做进一步研究。根据国际蓝牙技术联盟数据的显示, 手机是带动蓝牙技术增长的最大“功臣”。手机市场年增长依然强劲, 增幅可达40%, 这将会持续带动蓝牙市场的高速发展。随着蓝牙技术越来越成熟, 蓝牙也将在游戏设备, 相机, 键盘电脑, 汽车等领域上得到广泛应用。

2.4 RFID技术

RFID技术即无线射频识别技术, 可以通过无线电讯号完成对特定目标的读写, 并且不需要识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触, 一般常用的有低频、高频、超高频以及微波等技术。RFID技术是被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一, 它得益于多项技术的综合发展, 包括芯片技术、天线技术、无线技术、电磁传播技术、数据交换和编码技术等。近些年来, RFID技术应用范围和深度都得到了迅速的发展, 它作为接入层技术, 结合互联网或公共电信网, 将能构造成一个实现全球物品, 人员信息实时共享的“物联网”。RFID技术的发展主要以供应链的应用为盈利的主体, 从采购、生产、包装、加工、销售到服务, 这些供应链上的每个环节加入RFID之后, 会变得更加顺畅。

3 结束语

对于短距离无线通讯技术来说, 在应用上可以选择多种技术, 但是不同的技术所具有的优势不同, 需要结合实际情况来确定。现在各项近距离无线通讯技术研究体系并不完善, 需要针对不同技术的特点来进行更为深入的研究, 争取推动其更进一步的发展。

摘要：信息科学技术的快速发展, 已经有更多新型技术被应用到生活工作中, 对改善人们生活, 提高人们生活质量具有重要意义。其中无线通讯技术的应用, 可以有效提高工作效率, 但是从实际应用情况来看, 近距离无线通讯技术的应用还存在一定的问题, 需要针对技术特征做进一步的改进, 争取发挥出其所具有的全面功能。本文对无线通讯技术进行了简析, 并对近距离无线通信技术的应用发展进行了分析。

关键词：近距离,无线通讯技术,蓝牙技术

参考文献

[1]周军领.无线通讯技术的发展与改进[J].信息通信, 2013, 07:250-251.

[2]王占领.浅析无线通讯技术中近距离通讯技术的发展[J].科技创新与应用, 2014, 10:31.

近距离恋爱语录 篇2

近距离恋爱语录

1、心痛的声音，你听不到，愚昧的我还在等什么呢？

2、轻轻地、不想打扰你。可惜还是碰到了让我伤痛的记忆！

3、留在你的身边，我的生命就只有一种可能，那就是痛苦。但是离开了你，我的生命就有一万种可能！

4、爱一个女生，与其为了她的幸福而放弃她，不如留住她，为她的幸福而努力。

5、有些人是可以被时间轻易抹去的。犹如尘土。

6、很多人不需要再见，因为只是路过而已。遗忘就是我们给彼此最好的纪念。

7、感情中掺了假，就象醇酿中渗了水。毛泽东语录

8、我将暴风般的感情藏在心底，那是为了不给对方任何心理压力，我的感情越是珍贵，相对地，也越珍惜别人的感情。

9、他们似乎从没有正式地告别过。而每一次都是绝别。

10、如果恋爱的时候你听到的全是甜菜言蜜语，那么，将来痛苦的不是你的耳朵而是你的心。

11、该笑的时候没有快乐，该哭泣的时候没有眼泪，该相信的时候没有诺言。

12、有些事情在劫难逃。

13、感情是灯，友情是影子，当灯灭了，你会发现你的周围都是影子。朋友，是在最后可以给你力量的人。

14、你的头发美丽而哀愁。就象你的灵魂。

15、会过去的，就会过去的。我们的痛苦，我们的悲伤，我们的负罪。

16、男人不爱女人。他们只是需要女人。

17、我们一直是在离别中，比如和爱的人，和伤害，甚至和时光……

18、男人对女人的伤害，不一定是他爱上了别人，而是他在她有所期待的时候让她失望，在她脆弱的时候没有扶她一把。

19、我爱笑。在任何我难过或者快乐的时候，我只剩下笑。

20、你最爱的，往往没有选择你；最爱你的，往往不是你最爱的；------而最长久的，偏偏不是你最爱也不是最爱你的，只是在最适合的时间出现的那个人。

21、爱的，不爱的。一直在告别中。

22、当一个女子在看天空的时候，她并不想寻找什么。她只是寂寞。

23、我爱你，没有什么目的。只是爱你。

24、也许感情只是因为寂寞。需要找一个人来爱。即使没有任何结局。

25、那些离别和失望的伤痛，已经发不出声音来了。

26、如果有一天，你说你想我了，我会对你说：晚了…

27、山无棱，天地合，我曾与君几度相遇在银河！

28、生活中有很多东西，不是得到就是失去。也许我失去的很多，但必有所得！

29、活着的意义，不是说：“对不起”，而是说：“没关系”。

30、感情就像烟花的绽放，再美丽也是一瞬间的华彩。说说心情短语

31、如果有一天，我死了，那我一定是化成了风，永远陪在你身边！

32、我开始喜欢最初的自己，那时候没有伤，不会哭泣！

33、在我心底深处，有你意想不到的痛，到底还能撑多久，依旧保持我最坚强的笑。

34、你给的承诺就像星星一样，那么多，但是我永远也得不到！

35、人生最珍贵的两个字，就是“饶恕”！

36、心里的地方就只有那么大，有人进来就必定有人要离开！

37、人生太漫长，你只不过是一道风景！

38、如果你注定不能给予我期待的回应，那么我们还是保持在安全的距离之外吧！

39、那些伤太美，使我不肯放下，以至于笑也那么疼！

40、自由代表的是内心永久的孤独。

41、虽然有时候我会心痛，但是我却拥有别人不曾拥有的幸福，所以我知足了！

42、现实太假，还是自己太傻？

43、在爱与被爱的选择里，我选择了被爱，错、又能如何？

44、一切因为寂寞，才开始了暧昧。

45、生活的真正意义是：生下来，活下去。

46、在你的世界，没有我的存在，所以你感受不到我内心深处的苍桑！

47、年龄不是差距，身高不是距离。

48、人生是一张单程车票，没有后退，没有返回！

49、滚吧，带上我最后的慈善，滚回你高尚的世界去吧。

50、那些美丽的小鱼，它们睡觉的时候也睁着眼睛。不需要感情，亦从亦从不哭泣。它们是我的榜样。

51、心若没有栖悉的地方，到哪里都是流浪。

52、无论何时，无论何地，只要你需要我，我就会永远陪在你身边。

53、全世界都可以不理我，只有你不可以。

54、深深地拥入你的怀里，紧紧地贴在你的胸口，静静地聆听你心跳的声音！

55、缘分叵测，我们无从得知下一刻会发生一些什么。

56、不要让已经永远没有可能回来的人成为你的负担，世上最无法掩饰的是你不爱一个人的时候的那种眼神。

57、手指不会动了，眼泪不会流了，时间不会走了。

58、感情就像樱粟花，刚刚开始会让你痴迷，飘飘欲仙，但最后会让你付出残酷的待价。

59、我弱小的心灵，承受不了你狂风暴雨般的爱。

60、请不要再来破坏我内心唯一的一丝平静，我只想守住这平静，静静的爱你。

61、天知道我有多爱你……

62、感情不是在泥土里开出的花朵，而是泥土里的肥料。最后开出的那朵花，是你的人生。

近距离无线通讯技术 篇3

关键词：无线通讯技术,近距离,发展

1 概述

现代通讯技术发展中, 近距离无线通讯技术已经越来越成熟, 而随着技术发展的成熟度提高, 无线通讯也变得越来越简单、高速、可靠。各种通讯技术开始出现, 并各自展现出其应有的作用。

1.1 UWB技术概述

UWB是目前无线通讯技术中所使用的一种先进的近距离通讯技术, 以其高速率而闻名于世, 是一种无载波的通讯技术, 利用了非正弦波纳秒窄脉冲进行数据的传输, 继而通过直接排序或者正交频分调制将数据的脉冲信号扩展到相应的范围, 将极低功率信号在宽频上进行传播。经过验证, UWB技术能够在超低功率谱密度下进行超过480Mb/s的数据传输, 且极其稳定可靠。同当下其他较为流行的无线通讯技术相比, 该技术在传输数据的速率上拥有极大的优势。据可靠数据报告显示, UWB技术能够可靠数据传输。与当前流行的近距离无线通信技术相比, UWB具有巨大的数据传输速率优势, 最大可以提供1000Mb/s的数据传输速率。UWB系统能够在十米以内的范围中传输大量的数据, 因此在短距离无线数据通讯中更为实用。因此可以总结出, 较之于窄带技术, 超宽带技术拥有多重优势。首先, 数据传输的效率较高, 并且多径差异性较为丰富, 功耗低, 并能够实现快捷多址。这些优势便是UWB技术能够在近距离无线通讯技术中得以发展的主要因素。

1.2 蓝牙技术概述

蓝牙是在上世纪末由多加电子公司共同推出的开放性无线通讯技术标准, 其无线连接基础便是近距离、低成本。蓝牙技术主要采用了时分多址技术以及高速调频技术, 为移动设备同固定设备之间的连接建立了一个特别的环境。大多数的蓝牙定制工作主要是由蓝牙小组负责, 蓝牙的业务是不需要申请的2.4Hz的ISM波段, 其对干扰的抗性主要通过采用1600跳点/秒额定速率高速跳频来实现。蓝牙通讯技术除了应用了跳频外, 还采用了时隙。并且蓝牙应用更倾向于携带便捷, 因此蓝牙设备体积更小、功率较小, 所以其有效通讯范围仅为10m。

1.3 红外技术概述

目前很多平台以及众多的硬件都会支持另一种无线通讯技术, 即红外技术。该技术通过红外光脉冲以及数据电脉冲之间的转换实现无线收发数据的目的, 主要应用在线缆连接的取代上。红外通讯技术标准的统一是在1993年, 其数据传输采用的是短距离、点对点直线以及小角度的传输方式, 保密性较强且速率较高。目前FIR应用较广的为4M速率, VFIR速率则可以达到16M虽然已经发布, 但尚未推广使用。

1.4 Zig Bee技术

Zig Bee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里, 并且支持无限扩展。

1.5 RFID技术

射频识别即RFID (Radio Frequency Identification) 技术, 又称无线射频识别, 是一种通信技术, 可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据, 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频 (125k~134.2K) 、高频 (13.56Mhz) 、超高频, 微波等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的, 目前RFID技术应用很广, 如:图书馆, 门禁系统, 食品安全溯源等。

2 多种无线通讯技术在竞争中互补相容得以发展

2.1 UWB技术

从技术层面上讲, 发展才是学术界以及产业界共同关注的问题, 就目前的UWB技术, 其体系还尚未得到完善, 很多技术难题还尚未攻克, 尚处在摸索阶段。目前必须解决的问题是UWB技术如何能够同其他通讯系统共存。由于UWB技术使用的频谱很快, 因此会同其他的技术频谱有所交叉。这就带来了外源干扰的问题, 此外如何解决带内干扰以及4G网络的共存问题都是亟待解决的难题。其中针对UWB与4G的共存研究, DAA作为UWB的防干扰技术在日本和欧洲已经受到重视, 为了保护未来4G移动通信系统, 一些国家提出UWB必须使用DAA的限制方案。

2.2 蓝牙技术

蓝牙技术将会在Scatternet网络通信、蓝牙芯片的单芯片化设计、高速扩展、增加传输距离的“长蓝牙”以及与无线局域网间的干扰等问题上做进一步研究。蓝牙的发展在各种无线技术中一直令人瞩目, 普及速度令人吃惊。蓝牙技术联盟亚太区及日本市场总监何万庄表示, 手机显然是带动蓝牙技术增长的最大“功臣”。手机市场增长依然强劲, 增幅可达40%, 这将持续带动蓝牙市场增长。并且, 蓝牙也将在游戏设备、相机、鼠标、键盘、电脑、PDA手持设备、打印机、汽车等领域上得到广泛应用。

2.3 Zig Bee技术

目前已经作为模块解决方案用于大规模生产的Zig Bee技术一向以低成本、低功耗和易部署的特点著称。Zig Bee侧重应用于对能源管理具有较高要求的领域, 例如传感器应用和网络控制领域。据预测, 在数字家庭的应用方面, Zig Bee将从现有的家电遥控、灯光控制、门禁领域进一步拓展到灯光控制、便携设备领域等。随着Zig Bee模块成本的下降, 其产品在一两年内会大范围应用。不出几年, 一些手持式设备将会采用Zig Bee芯片进行家电控制、小额付款等领域。

2.4 RFID技术

另外值得一提的是被列为21世纪最有前途的重要产业和应用技术之一的RFID技术。它得益于多项技术的综合发展, 包括芯片技术、天线技术、无线技术、电磁传播技术、数据交换与编码技术等。近年来, 它的应用范围和深度都得到了迅速的发展, 它作为接入层技术, 结合互联网或公共电信网, 将能构造一个实现全球物品、人员信息实时共享的“物联网”。未来几年内RFID技术主要以供应链的应用为赢利的主体, 从采购、仓储、生产、包装、卸载、流通加工、配送、销售到服务, 这些供应链上的每一环节加入RFID之后, 就会变得更加顺畅。

3 结束语

综上可以看出, 在目前短距离的无线通讯中, 不同的技术具有不同的优势。UWB以其传输速率之高见长, 而蓝牙则拥有Qo S, 在控制场合以及感测场合中Zig Bee较为适用, 而在电子商务、政务以及物流领域中RFID技术拥有更好的发展空间。而今后的社会需要的是综合性的技术, 所以上述各个技术之间的融合发展是必然的。例如, 新一代的蓝牙技术发布中, 技术联盟对外宣布会将超宽带线技术融合到蓝牙技术中, 用以提高蓝牙传输速度, 并降低蓝牙成本, 扩展其应用范围, 从而突破市场瓶颈。此外, 蓝牙同UWB技术的结合, 能够使得蓝牙实现全球产品的直接对接, 无需再带有后来者的身份标识。虽然该项技术目前尚未完善还正在开发, 但其基本协议堆栈已经初步完成。这项技术实现了无线通讯技术之间的融合, 为各个技术的互补促进提供了更好的发展前景, 是一个技术新时代的开始。

参考文献

[1]MIMO-UWB发射与接收方案综述[EB/OL].[2008-01-31].

[2]米勒.蓝牙核心技术:全球无线通信开放规范的权威性指南[M].北京:机械工业出版社.

[3]马建仓.蓝牙核心技术及应用[M].北京:科学出版社.

近距离感受针灸的神奇力量 篇4

——湛江中医学校针灸专题讲座侧记

2017年6月8日星期四下午，这个特别的日子里 湛江中医学校和中医爱好者500多人欢聚在一起 聆听一位国内著名老中医对于针灸的讲解

老中医系统的把易经、八卦、中医哲学和重点精简浓缩 还能很生动地让学生们融入

什么都不说了，来听听学生的反馈吧！

学生A：很喜欢秦红旗教授的热情，把中医理论以最容易理解的方式来传达，很期待后面更深层的内容。

学生B：讲座内容丰富幽默风趣，印象深刻。

学生C：我虽然未听完整，但还是无比震撼！受益匪浅！我有信心继续学下去。

学生D：医学、八卦、阴阳五行，在秦教授的嘴里那么有趣，感觉两小时眨眼就过了，我对中医有敬畏之心！

……

“阴阳”“五行”“八卦”对人体关系，请往下看 秦教授从五行讲起

问：肝、心、脾、胃、肾那个最重要？ 现场请五位同学上台回答 有的说：肾最重要，肾是先天之本 也有的说：脾最重要，脾主人体运化 还有的说：心最重要，心支配大脑意识 五位学生说法各不相同，秦老师笑呵呵地给出答案

五行中，肝最重要，肝是五脏之冠！接着秦老师解释肝主血气运行的道理 大家听得头头是道 现场气氛一下子活跃起来 秦老师还深入浅出地讲解

从年龄通过五行八卦推测身体病因所在

以1962年出生为例，6+2=8，女性加5（男性被10减），即8+5=13，3+1=4 得4，对应上图的巽，巽为木，属木正好是肝，肝主血 再看这位女同学的脸，秦教授小声地说：你要注意肝火太旺，肚子里有囊肿„„这位同学很惊讶地点点头

同学们的听讲热情一下子高涨起来 现场引起一阵阵小轰动 ……

太神奇了，现场给三位病人一针见效 让大家体验一下针灸的真实感受 头一位是肩周炎

施针后右手立即比先前提高许多； 第二、三位颈椎病 连续几下快针扎下

两位同学的头都可以轻松扭转 全场响起一片热烈掌声！

讲座结束后，同学们依旧不舍离开，积极活跃的向秦教授询问问题，秦教授也十分热情的为大家一一解答，现场形成一种良好的学习氛围。

本次中医针灸专题讲座，在湛江中医学校一楼多功能厅举行，由由中南民族医学院医学硕士、中国中医高级针灸师、苏州大学中医研究院客座教授、苏州抗衰老协会特聘教授秦红旗老师担任其主讲。本次讲座的举办，为中医学校营造了浓厚的学术氛围，也增强了同学们对学习中国传统文化知识的热情和兴趣，为以后成为一名德才兼备、全面发展的医学生打下良好基础。

近距离无线通信的抗碰撞技术研究 篇5

NFC (Near Field Communication, 近距离无线通信) 技术是由Philps、Nokia、Sony发起的近场通讯技术。它是在RFID (Radio Frequency Identification, 无线射频识别) 技术、互联技术和So C (System On a Chip, 系统芯片) 技术的基础上发展起来的一种热点新技术。它在单一芯片上集成了感应式读卡器、感应式芯片, 完成点对点通信的功能。

NFC技术有效工作半径为20cm左右, 工作频率是13.56MHz, 通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。识别工作无须人工干预, 任意两个无线设备 (如移动电话、蓝牙设备、Wi-Fi设备等) 就可以实现相互间的信息交换、内容访问、服务交换, 并且使之更为简约———只要任意两个无线设备靠近而不需要线缆接插, 就可以实现相互间的通信。

NFC技术兼容目前广泛应用的非接触式IC卡、RFID协议, 例如国际标准化组织的ISO18092、ISO21481和ISO14443标准。同时, NFC也正积极在ISO、ECMA、ETSI等组织进行标准化工作, 已有ECMA-340、352和356等标准。

NFC技术被誉为传统RFID的下一代主要应用技术。它们之间有很大的技术相似性, 主要的区别在于NFC能够支持主动模式和被动模式。通信各方不存在主从关系, 通信可以由任意一个NFC设备发起, 该NFC设备称为通信发起方 (Initiator) , 简称发起方, 其产生射频域后, 进入该射频域范围内的其他NFC设备成为通信目标 (Target) , 简称目标方。当多个目标方同时进入发起方的射频域, 就产生冲突, 需要采用多路存取技术来完成通信过程。

2 多路存取技术

在通讯系统中, 信道冲突问题是长久以来存在的问题, 也是研究的热点之一。目前常用的解决方案基本上分为四种:SDMA (Space Division Multiple Access, 空分多路法) 、FDMA (Frequency Division Multiple Access, 频分多路法) 、CDMA (Code Division Multiple Access, 码分多路法) 、TDMA (Time Division Multiple Access, 时分多路法) 。

其中, TDMA时分多址法由于应用简单且容易软件实现, 而被多数防碰撞算法采用。现有的防碰撞算法主要分为二进制算法和ALOHA算法两类。例如ISO/IEC 18000-6的Type A和900MHz的EPC Class 0采用的是二进制算法;ISO/IEC 18000-6的Type B和13.56MHz的EPC Class 1采用的是时隙ALOHA算法。

NFC技术本质也是一种无线通讯技术, 因此多路存取技术也是NFC的关键技术之一。在NFC现有协议EMCA-340中, 这两种防碰撞算法分别对应为速率为106kbps的二进制搜索算法和速率为212kbps、424kbps的时隙算法。

3 类ALOHA算法

3.1 ALOHA算法

ALOHA算法是采用目标方先发言的机制。只要目标方进入发起方的作用区域, 就自动向发起方发送自身的信息, 目标方发送是随机的, 因此如果在目标方发送信息的过程中, 有别的目标方也在发送数据, 这就发生了冲突。ALOHA采用的机制是发生碰撞的目标方随机延迟一段时间后再重发, 由于各个目标方延迟的时间不同, 就可能避开冲突。该方法的主要优点是各个目标方发送时间不需要同步, 是完全随机的, 实现起来比较简单, 当目标方不多时它可以很好地工作;缺点是数据发送过程中发生冲突的概率较大, 当目标方很多时, 可能长时间不能完成通信, 传输通路的吞吐率最大为18.4%。

3.2 时隙ALOHA算法

为了解决ALOHA法冲突概率较高和吞吐率较低的缺点, 一个有效的方法就是时隙ALOHA法。目标方只在规定的同步时隙 (Slot) 内才传输数据, 时隙的数目和同步由发起方控制, 因此时隙ALOHA法是一种随机的TDMA抗碰撞法。时隙ALOHA法目标方可能发生冲突的时间只有ALOHA法的一半, 因此它将传输通路的吞吐率提高到36.8%。它的工作示意图如图一所示。

3.3 帧时隙ALOHA算法

虽然时隙ALOHA法有效地提高了数据通路的吞吐率, 但是, 当目标方的数量巨大时, 每个时隙都发生冲突的概率依然很高, 时隙ALOHA法还是无法有效工作。为了降低时隙内发生冲突的概率, 帧时隙ALOHA法被提出。它的中心思想就是每个目标方在一帧内只能在一个时隙内发送一次。它的工作示意图如图二所示。

3.4 动态帧时隙ALOHA算法

帧时隙ALOHA算法一般使用一个固定大小的帧, 在抗碰撞的过程中并不改变。发起方向目标方提供信息:帧的大小和一个随机数。每个目标方根据随机数在相应的时隙内响应。这里有一个问题:当目标方很多的时候, 每个时隙都有冲突发生, 没有目标方可以建立有效通信;当目标方很少的时候, 大部分时隙的时间都被浪费了。因此我们考虑帧大小的动态改变, 以获得较高的系统效率, 即动态帧时隙ALO-HA法。

4 动态帧时隙ALOHA算法的效率分析

通过上面的对比分析, 我们可以知道动态帧时隙ALOHA算法可以较好地满足我们的要求。下面我们对它进行详细的分析。动态帧时隙算法的关键有两点:首先, 要采用合适的编码方法, 以便发起方能够正确识别冲突的发生;其次, 要有一种科学有效的计算时隙的方法, 使得发起方能够在一轮操作中, 为目标方快速、有效地分配一个合适的时隙。现在常用曼彻斯特编码来检测冲突的发生。下面我们主要分析一下如何科学有效计算时隙。

4.1 效率分析

我们首先分析一下系统效率与帧的大小和目标方数量的关系。我们假设窗口大小, 即时隙数为N, 目标方数量为n, 那么k个标签处于同一个时隙内的概率是一个二项式分布, 如下:

式 (1) 中, X是个随机数, p是目标方在该时隙中的概率。目标方选择每个时隙的概率是相同的, 因此p=1/N。上式可以变换为:

当k=1时, 表示只有一个目标方在该时隙中, 也就是说能成功读取时隙。因此在一次阅读循环中, 期望读到的目标方总数为:

式 (3) 中, a1N, n表示帧大小为N, 目标方总数为n, 只有一个目标方占据一个时隙的总数。

系统效率表示为:

要想获得最大的系统效率, 我们对式 (4) 求导, 得到:

当n为已知的时候, 可得下式:

当n很大时, 我们将上式泰勒展开, 得到下式:

由式 (7) 可知, 当帧的大小和目标方的数目越接近时, 系统效率越高。但是由于受硬件设备限制, 帧的大小一般不能任意设置, 下面我们取N={32, 64, 128, 256, 512}, 其系统效率如图三所示。

从图中可以看出, 我们可以通过动态地改变帧大小, 从而使系统的效率维持在35.5%的水平上。

4.2 评估方法

从上面的分析可知, 我们根据目标方数量的多少, 调整帧的大小, 可以使系统效率达到35.5%。那么我们就需要一个方法去估计目标方的数量。

对一个时隙来说, 有三个状态:空闲状态, 没有目标方占用该时隙发送数据;冲突状态, 有多个目标方同时占用该时隙发送数据;成功状态, 只有一个目标方占用该时隙发送数据。我们可以得到如下关系式:

式 (8) 中, Pidle、Pcoll、Psucc分别表示空闲状态、冲突状态和成功状态的几率。

如果一个目标方在一个时隙中传输数据的概率为p, 则我们可以得到如下的关系式:

因此我们有:

Cratio表示发生碰撞的时隙数目的比率, 将式 (10) 代入, 我们可以得到:

由式 (13) 我们就可以得到, 经过前一个周期后, 还有多少目标方没有成功地进行通信, 从而可以为下一个周期设置合适的帧大小。

5 结束语

NFC防碰撞技术面临的主要挑战就是在尽可能短的时间内, 以尽可能低的错误概率实现多个通信目标中唯一目标的识别。本文提出用类ALOHA防碰撞算法来解决该问题, 并对动态帧时隙ALO-HA算法进行了详细分析, 证明了我们只要选择适当的帧大小和时隙大小, 它就可以有效地进行工作。

参考文献

[1]曹平, 包志华, 游玉俊.近距离无线通信防碰撞技术研究[J].信息技术, 2007, 31 (01) :78-80.

[2]Vogt, H.Efficient Object Identification with Passive RFID Tags.In International Conference.on Pervasive Computing, LNCS.Springer-Verlag 2002.

[3]Su-Ryun Lee, Sung-Don Joo, Chae-Woo Lee.An Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA Algo-rithm for RFID Tag.Proceeding of the Second Annual International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems:Networking and Services (MobiQuitous'05) .2005.

近距离无线通讯技术 篇6

近距离无线通信的英文全称为Near Field Communication, 其经常以缩写形式“NFC”作为简称。近距离无线通信技术 (以下简称NFC技术) , 是索尼公司与飞利浦公司一起与诺基亚手机厂商进行联盟, 从而形成的无线技术标准。NFC技术需要以射频识别 (Radio Frequency Identification) 技术作为基础, 并且与射频识别技术能够形成良好的兼容性, 从而为建立网络以及选择连接目标等一些列活动提供良好的便利性。

对于NFC技术而言, 其拥有几项主要的参数指标:

1、工作频率

NFC的最佳工作频率为13.56MHz, 根据NFCIP-2的相关规定指出, NFC的可能工作频率幅度13.56MHz±7k Hz。在这一频率幅度范围内进行工作, NFC将能达到0~20cm的无线传输距离。

2、通信模式

NFC技术的主要通信模式有两种:一种是主动通信模式, 其英文全称为Active Communication Mode, 在主动通信模式下, 进行通信的双方均需形成射频场, 从而实现数据在彼此间的传输;另一种是被动通信模式, 其英文全称为Passive Communication Mode, 在被动通信模式下, 仅需要通信双方中的一方形成射频场, 而另一通信方则需要利用加载调制实现数据在彼此间的传输。

3、传输速率

采用NFC技术进行数据传输时, 其传输速率可以达到424kbit/s, 在有些情况下, 甚至可以达到更高的水平。针对NFC的传输速率所存在的差异, 其相应的调制技术同样存在一定的差异, 例如, 当传输速率未达到424kbit/s时, 需要选择振幅键控调制技术。

4、传输协议

传输协议可以具体细化为三个分项内容:协议激活、数据交换、协议关闭。

二、近距离无线通信技术的现状

当前NFC技术普遍应用于手机中, 除了常见的诺基亚、HTC、索尼、三星等手机品牌应用了NFC技术, VISA、Vivendi Universal等同样在其产品中应用了NFC技术。在NFC技术的应用中, 其主要的传输模块分为两种:一种是PN511模块;另一种是PN531模块。

(1) 传输模块———PN511

PN511传输模块的工作频率为13.56MHz, 属于中度或高度集成模块, 其通信方式采用非接触式通信。PN511传输模块在设计的过程中融入了前沿性的调制与解调理念, 其将在13.56MHz工作频率下的所有非接触式的通信方式和通信协议完全集成了一个整体。与此同时, PN511模块对ISO18092、MIFAREC以及Feli Ca读写模式具有一定的支持作用。此外, 当PN511传输模块和安全控制芯片进行联合应用时, 还可以作为一个非接触式的智能卡来应用。

具体而言, 传输模块———PN511的特点可以概括为以下几点:

(1) PN511支持EMCA340, 其传输速率最高可以达到424kbps[1];

(2) PN511可以以低功耗模式以及备用的软件控制模式完成强制性的系统重置; (3) SPI接口的最大传输速率能够达到5Mbps; (4) I2C接口的最大传输速率能够达到400Kbps。

(2) 传输模块———PN531

PN531传输模块是一种智能型模块, 其芯片内置处理器为32KB ROM和1KB RAM型号的80C51处理器, 其对读写模式的支持作用以及作为非接触式的智能卡的应用均与PN511相同。

具体而言, 传输模块———PN531的特点可以概括为以下几点: (1) PN511的微控器内核主要是32KB ROM和1KB RAM两种型号; (2) PN511的模拟电路的集成度很高, 并且可以作为卡片回应的解调; (3) 利用缓冲输出驱动器与天线进行连接时, 可以使用最少数量的外部器件; (4) 在以非接触式方式进行通信时, 其传输速率为212KB和424KB。

三、近距离无线通信技术的发展前景分析

经过对近距离无线通信技术的基本概念的明确, 以及对其当前发展现状的分析, 对NFC技术的未来发展进行了以下几点合理展望:

1、将NFC技术应用于移动、娱乐以及商务等方面

当前, 随着我国政治、经济、社会的不断发展, 以及我国科学技术水平的不断提高, 移动电话已经不仅仅是人们单纯用于接、打电话的语音设备, 它还为人们提供了文字短信、电子付款、电子游戏等服务项目。

首先, 经过NFC技术的不断发展和完善, 未来NFC技术在移动设备上的应用将逐渐趋于精简化、便捷化, 例如为人们通过移动设备进行的付费停车、购物结账以及日常开销等活动提供更加安全的保障和便捷的操作。其次, 随着移动设备在人们生活中的高度普及以及移动热点、移动wifi等无线网络的出现, 使得人们在连接网络方面产生了十分便利的条件, 从而促进了移动设备娱乐项目的兴起和发展。移动设备所提供的娱乐项目既包括激动游戏又包括电子新闻, 对于使用者而言, 将NFC技术应用于移动设备, 可以使得通过无线进行的娱乐项目和服务项目能够准确的传递到使用者一方, 与此同时, 将NFC技术应用于移动设备的娱乐项目方面, 可以方便使用者更加及时的了解到更新的服务内容, 并且有利于娱乐项目在使用者群体中的广泛传播。再次, 将NFC技术应用于移动设备对于使用者预约出租车、购买火车票等都提供了更加便利的条件, 使得通过移动设备便可完成费用的支付, 为商务旅游提供了良好的促进作用。

2、将NFC技术应用于移动设备的接触连接

随着我国的不断发展、进步, 各行各业在业务流程、业务连接等方面都呈现出了复杂化、多元化、交叉化的趋势。在业务不断运转的过程中, 资料的传输等活动都是业务间的必须环节。将NFC技术应用于设备内, 为设备间的数据、资料的传输提供了十分便利的条件。例如, 某些管理者在施工现场发现了施工过程中的施工结构或者施工外表存在的问题, 并利用移动设备将其问题部位进行拍照存储。在向上级进行反应、汇报时, 为了便于描述清楚, 同时使问题展现的更加清晰, 可以利用带有NFC技术的移动设备进行相互间的接触连接, 使图片数据更加快速、更加便利的传输到目的方。

3、将NFC技术应用于移动设备的下载接触

当前, 由于各行各业业务量的加大, 以及各项技术的不断涌现, 人们在很多情况下都选择用邮箱传送资料和数据, 一方面是为了使得传输文件可以留有底根;另一方面是为了收信方能在需要的时候随时下载所需资料和数据。在下载资料、数据的过程中, 就会涉及到下载接触问题。NFC技术在移动设备上的应用, 使得移动设备用户可以随时随地, 在需要的时候, 通过GPRS网络或者CDMA网络下载所需资料, 为使用者提供了十分便利的办公条件, 既可以促进NFC技术在应用方面的完善, 又可以促进行业办公的优化。

4、NFC技术应用于接触通过[2]

NFC技术的另一个应用前景即接触通过。对于接触通过, 很多人对其表示存在一定的理解困难。所谓接触通过, 就是一台设备充当门票的作用, 而另一台设备充当验票员的作用, 当两个设备之间进行“接触”时, 一旦信息相符, 就可以具有相应的进入权、观看权等, 否则, 将不允许进入。例如, 利用带有NFC技术的移动设备通过网络购买电影票, 通过手机支付后, 会在手机内存有一个带有固定信息的二维码, 当需要看电影的时候, 在电影院会有另一个移动设备, 其中装有识别二维码的软件, 当两个设备进行“接触”时, 识别软件会对相应的二维码进行检测, 当信息核对无误后, 方可进入。

三、结语

近距离无线通信技术是当前移动设备的一项重要合作技术, 其对相关领域的发展具有良好的促进作用。本文从“PN511”以及“PN531”两种模块阐述当前NFC技术的现状, 并从“将NFC技术应用于移动、娱乐以及商务等方面;将NFC技术应用于移动设备的接触连接;将NFC技术应用于移动设备的下载接触;NFC技术应用于接触通过”三方面对NFC技术的未来发展进行了合理展望。

参考文献

[1]李吉力, 姚远, 宋俊德.近距离无线通信技术的发展现状与展望[J].移动通信, 2008, 03:5-9

博通发力近距离无线通信市场 篇7

日前, 全球有线和无线通信半导体创新解决方案的领导者博通 (Broadcom) 公司宣布, 推出两款新型近距离无线通信 (NFC) 解决方案。其中一款产品是业界首个集四种技术于一身的组合芯片, 融合了经过认证的NFC、蓝牙、Wi-F和FM等技术;另一款新产品是单卡解决方案, 整合了5GWi-Fi组合芯片与业界领先的独立NFC芯片。博通公司无线互连组合芯片事业部中国区总经理兼高级总监周晏逸先生接受本刊记者采访时表示, 这两款新产品可促成一系列新功能, 简化设备配对, 使得移动零售支付越来越普及。

功能强大的BCM43341

如今, 人们随身携带的手机已经不再是当初仅仅作为通话的工具了, 它逐渐集成了移动电话、照相机、摄像机、收音机、电视机、电脑等产品的功能, 成为名副其实的移动智能终端。其实, 芯片技术的突飞猛进对于智能手机或其他消费电子产品的发展功不可没。

周晏逸说, BCM43341是博通第六代组合芯片, 在小尺寸、低功耗和低成本方面, 为设备制造商提供了无与伦比的优势。这种融合四种技术的组合芯片还提供了一个灵活的、可连接多种安全组件的接口, 以确保支持今天市场上的所有商业支付模式。此外, 博通基于标准软件实现了包括NFC控制器接口 (NCI) 在内的NFC论坛规范, 以支持多种操作系统。博通不久前已将NFC软件增加到安卓4.2操作系统中, 表明其解决方案已通过认证。该芯片集成了NFC、蓝牙4.0、FM收音机和WLAN技术, 实现了无线共存, 可降低无线干扰并简化互连;40nm互补金属氧化物半导体 (CMOS) 工艺减小了尺寸和功耗;支持双频带 (2.4 GHz和5 GHz) WLAN, 包括支持HT40 (高吞吐量, 40 MHz速率) ;集成了WLAN/BT、LNA和TR交换器, 以减小总体面积和用料成本;集成了对Wi-Fi Direct, Wi-Fi Certified Miracast和Wi-Fi Certified Passpoi n技术的支持;为低成本印刷电路板 (PCB) 的板上芯片 (Chip-on-Board) 应用而设计;提供现场能量收集功能, 即使电池没电了, 设备也能支持NFC交易。

A BI Research身份识别管理和安全业务实践总监John Devlin预计, 在未来五年内, 支持NFC功能设备的芯片出货量将超过35亿片, 这将为博通这样的公司带来巨大的市场商机。作为无线组合技术的领先者, 博通拥有众多OEM合作伙伴, 并已蓄势待发, 充分利用智能手机和其他消费类电子产品市场增长的机会。

单卡解决方案更加完美

集成了业界首款5G Wi-Fi组合芯片和BCM20793N FC芯片的单卡解决方案更加完美, 它将用于提高高端智能手机和平板电脑的性能水平。周晏逸说, 该单卡解决方案兼有轻触即配对 (tap-to-pair) 和易用的NFC功能, 具备5G Wi-Fi速度高、覆盖范围广和性能卓越的优势, 为移动设备提供了一个理想的平台。例如, 凭借简化的NFC功能, 利用5G Wi-Fi传送高吞吐量、高分辨率视频的性能将显著提升。

近距离无线通讯技术 篇8

湖泊具有面积大、流态复杂等特点, 不容易建设水文遥测站, 湖泊水文自动监测一般采用水上建站, 浮标往往成为湖泊水文的监测手段之一。

浮标常用于海洋监测, 参考海洋浮标设备设计, 将其小型化, 研制成功直径1.20 m, 质量约60 kg的小型水文浮标, 并在江西省鄱阳湖水域成功投运。该水文浮标站由浮标体、湖泊湖流传感器组、数据采集终端机、通讯系统、环形太阳能电源、航标警示灯等组成[1]。数据接收在岸站 (水文站) 完成, 岸站与湖泊浮标的距离小于3 km。

目前水文遥测系统通信信道已经广泛采用GPRS、卫星等通信手段, 技术设备成熟, 因产生运行费用, 未被选择为本项目湖泊浮标到岸站的通信手段;其他近距离通信手段还有Zigbee、蓝牙等, 因通信距离达不到3 km, 无法实现湖泊浮标数据通信。

超短波通信在早期水文测报系统应用极多, 目前在水库、水电厂等小规模水文测报系统还有应用, 国家无线电管理机构已经将230 MHz频段划归为水文遥测专用。该超短波频段的主要特点是适用视距通信, 且有一定的绕射能力, 因此本项目采用低功率超短波甚高频无线通信模块, 设计1 200 bit/s调制解调器, 完成岸站与湖泊浮标近距离无线传输。

1 硬件结构

常规水文遥测系统超短波通信以230 MHz频段为数传频段, 收发信机载波发射功率为10~25 W, 以300 bit/s传输速率传输水情遥测数据, 终端机数据副载波产生的代表器件为MC145442, 副载波频率分别为980 和1180 Hz, 分别代表数字信号“0”和“1”[2], 引用的国际标准为CCITT V2.1。

在常规超短波通信的基础上, 为了提升数传通信速率, 采用集成芯片MSM7512 作为关键器件, 研发MD-1200A通信模块。MD-1200A通信模块基于MSM7512 单片副载波发生器和解调器, 内部嵌入了CCITT V2.3 标准, 通信速率可提高到V2.1 的4 倍, 因距离近, 收发信机发信功率可降低到1.0 W内 (实际运用时0.1~1.0 W可编程设置) 。

湖泊浮标体内置小型遥测终端机RTU, RTU包含处理器, 值守电源电路、湖流传感器组接口、GPS定位接口系统和通讯电路等。主控芯片采用S12双核微处理器芯片, 该芯片为军用级芯片, 工作温度范围宽, 可靠性高[3,4]。通信电路采用内置MD-1200A模块的方式, 与主控芯片为TTL通信方式, 浮标RTU结构图如图1 所示。

MSM7512B是一种低成本内置式调制解调器芯片, 特点如下:1) 单电源工作, 低功耗, 工作模式时功耗为25.0 m W (典型值) , 掉电模式时功耗为0.1 m W (最大值) ;2) 具有片内回音消除电路, 大大简化了外围电路;3) 具有载波检测和自环测试功能;4) 采用3.579 545 MHz振荡器进行同步;5) 数据接口与TTL电平兼容。

调制解调器硬件结构框图如图2 所示, 连接控制电路如图3 所示。

依据CCITT V2.3 通信标准, MSM7512B芯片将需要传输的数字信号经过调制后, 形成“1 300 Hz”和“2 100 Hz”的副载波模拟信号组合, 该模拟信号通过小功率无线收发信机调制到230 MHz高频载波上发射出去。接收方通过无线接收模块接收高频信号, 接收到的高频信号被解调成相应的“1300 Hz”和“2100 Hz”FM模拟信号, 再通过MSM7512B芯片解调出对应的数字信号进入接收计算机。

调制解调器工作模式有4 种, 通过的MOD1和MOD2端子进行控制[5], 工作状态如表1 所示。

浮标RTU将调制解调器同数字接口连接, 加上少量的外围控制电路, 研发出MD-1200A通信模块, 做到了微型化, 集成在RTU主板上, 也可以单独置于收发信机中。

2 软件设计

因数据传输速率固定1200 bit/s, 故在S12 双核微处理器芯片初始化程序中将数据通信波特率发生器寄存器设置为1 200。

2.1 浮标RTU嵌入式软件工作流程

浮标系统RTU嵌入式软件工作流程包括RTU初始化, 数据采集与计算, 数据传输等。

每次工作时首先对芯片、时钟模块、通信模块初始化, 数据采集完成后发送定时报文, 为达到低功耗 (降低静态值守电流) , 程序需要定时控制开关机。浮标系统主工作流程如图4 所示。

远程修改参数包括修改系统基本配置、运行参数, 设置系统时间和恢复出厂设置等。

2.2 浮标数据传输设计

系统采用的通讯协议符合水利行业标准《水文监测数据通讯规约》。采用HEX/BCD编码方式, 便于日后系统集成和数据整合;报文传输规约是适用于本项目水文浮标遥测站与中心站之间的近距离数据传输通信协议规定[6]。

报文分为上行和下行报文, 报文正文结构如表2和3 所示。

3 应用实例

本项目实施地点在江西省鄱阳湖棠荫水文站所辖水面, 水文站东面3 km处为赣江南支、中支、和信江、抚河、饶河汇合后形成的鄱阳湖东水道, 水量占5 河入水总量的55%。因其独特的地理位置和极好的水文、生态、气象代表性, 是开展鄱阳湖水文监测实验研究的理想场所。

3.1 浮标装置

水文监测浮标实际投放地点距水文站直线距离小于3 km, 属于视距通信, 浮标实物如图5 所示。

浮标站将水文监测传感器、数据采集终端和近距离通信设备进行技术集成, 转化为湖泊水文水上监测一体化应用平台。具体设置如下:

1) 浮标RTU处理器。采用Freescale双核微型处理器。

2) 数据接口。通用化为数字串口和模拟接口, 适应多种湖泊水文在线监测传感器;监测参数在浮标上完成采集和传输。

3) 浮标定位。GPS接收器位置定位。

4) 传感器。湖流参数监测传感器, 可根据现场监测需要配置其他湖泊参数自动监测传感器。

3.2 浮标数据通信效果

超短波通信数据量小, 通信时间短, 基于MSM7512B调制解调芯片, MD-1200A通信模块有效利用了超短波的特性, 平时将收发信机关闭, 需要传输数据时将发射机打开传输短报文, 中心站通过超短波收发信机接收数据。表4 为2013 年8 月27 日运行数据, 可以看出数据连续性好, 证明通信模块运行稳定可靠。

参照国家防汛指挥系统水情分中心项目建设测试方法, 连续统计了2 周时间的系统运行数据, 数据统计表明浮标数据畅通率为99.7%, 大于95% 的指标要求。

4 结语

通过近距离超短波通信MD-1200A通信模块的研发, 使湖泊水文浮标站实现了测验和近距离报讯实用化, 汛期运行实践证明其能抗水上恶劣环境, 工作可靠。

原先的湖泊水文检测采用人工测验, 动用水文测船, 恶劣天气和夜间无法施测。采用安装有MD-1200A通信模块的湖泊水文浮标站, 可使浮标测验实现采集传输自动化, 解决了人工测验需要测船下湖的实际困难, 数据的连续性也远高于人工湖流测验。

集成的水文浮标装置体积小、重量轻, 运输容易、安装快捷, 具有现场快速安装、投运的特点, 不仅满足湖泊湖流测验应用, 还可以在水库、入海口和近海进行水文水生态测验推广应用。

参考文献

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[2]水利部水利信息中心.水文自动测报系统技术规范SL61-2003[S].北京:中国水利水电出版社, 2003:16-17.

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[4]孙同景, 陈桂友.Freescale 9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术[M].北京:机械工业出版社, 2008:1-24.

[5]OKI.OKI Semiconduct MSM7512B 1200 bps FSK MODEMITU-T V.23[R].OKI, 2006:3-5.

近距离无线通讯技术 篇9

近距离无线通信(NearFieldCommunication)具有非可视识别、相对距离远、多标签识别、物理环境适应性强、具有唯一的ID号等许多独特的优点,实现了无源和免接触操作,应用便利,无机械磨损,寿命长,机具无直接对最终用户开放的物理接口,能更好地保证机具的安全性;数据安全方面除标签的密码保护外,数据部分可用一些算法实现安全管理,因此围绕近距离无线通信的各类应用正悄然兴起,在物流与供应链、小额支付、门禁控制、交通管理等方面得到了广泛应用,但目前这一市场的竞争秩序仍未理顺。因此,对无线识别装置的研究变得十分必要。而且,读写机具与卡之间可相互认证,实现安全通信和存储;总体成本一直处于下降之中,越来越接近接触式IC卡的成本,甚至更低,为其大量应用奠定了基础,具有很强的现实意义。

1 设计方案

在无线信号传输设计中,通常采用编解码芯片,再考虑加上高频发射头和接收头,很容易组成完整的设计方案。不过,为使电路简单可靠,电路电源通过耦合来传递,并消耗功率少,要求使用低功耗器件,合理设计耦合电路。针对以上要求,提出了基于数字锁相环的近距离无线通信方案,用数字锁相环产生稳定的频率信号,经功率放大和调制再进行传输,不同的频率代表不同信息,并从频率信号中提取能量供通信应答一方的电路使用,最后由单片机完成信号识别与处理。

2 硬件电路

该电路由阅读器和应答器两个基本部分组成它们之间的通信信号由耦合线圈传递。阅读部分电路对信号进行滤波、放大、整形后由单片机完成信号识别与处理。应答部分由数字锁相环CD 4046、选频和功率放大电路组成。应答器的电能由阅读器通过耦合线圈进行传递。系统结构如图1所示。

2.1 应答器电路

锁相环与电容网络构成应答装置,通过改变电容参数调制自由振荡频率,由实际接入的电容值的不同产生不同的输出频率,进而实现数字调频。数字频率调制部分由CD 4046[1]完成,由于CD 4046的输出波形为方波,而且当CD 4046工作在3V时,其输出电压幅值小,如果直接放到线圈上,考虑选频及传输损耗,通信有效信号很弱,效果不好,所以设计中接入一个功率放大电路,这部分功能由三极管放大和LC并联谐振选频完成,以此来提高应答器电路的性能。

CD 4046是一款工作电压可为3V的数字锁相环。其基频由11脚接出的R 1和6脚和7脚之间的电容C确定。在本电路中,用改变C的值来获得相对的不同频率,CD 4046旁边的电路是一个功率放大电路。主要由普通功率放大三极管S8050组成。当S8050工作在乙类或丙类时,其放大倍数最高,输出的功率最好,线圈耦合接收的波形最好。尽管在乙类或丙类工作时,其波形会出现饱和失真,但集电极负载为LC并联谐振网络信号是较稳定的频率信号为线圈为与其并联谐振电容,其中心谐振频率为100kHz。这样,CD 4046产生的方波被转换成正弦波,通过选频滤掉了很多频率成分,有利于后面接收部分功能较好地实现。由于耦合信号在50kHz到150kHz之间能量传输效率最高,所以输出频率应在50kHz到150kHz之间[2]。具体电路如图2所示。

2.2 阅读器电路

通信信号采用数字调频[3],在阅读器部分要进行频率解调,电路通过单片机实现解调功能,由单片机判断输入频率的变化来判断应答器此时的编码数据。这样不仅为后面的处理提供方便,还可以有很强的容错能力,即单片机检测到一个频段对应一个数字信号。

由于阅读器的接收是通过线圈得来,接收信号在输入单片机进行解调之前必须先经过滤波、放大、整形,且要保证在滤波、放大、整形过程中频率不发生过大偏离。由于输入的是非常小的小信号,直接用运放放大效果不是很好,设计中先用三极管放大小信号波形,再由运放做成的放大电路完成整形并输出信号。

阅读器除了接收来自应答器的信号外还要发射信号给应答器,在阅读器的接入线圈上并联了电容,主要是满足线圈匹配,使电路性能更好,所以其发射电路与应答器的发射电路相似。

阅读器供给应答器电源电路的设计原理主要是由变压器原理演变而来。当变压器输入端输入电压幅度很小的波形时,通过大的变比使输出电压很大。在图3所示的电路中,当接上负载R 1时,变压器上的电压由原来的25V锐减到12V,但仍可达到3.125V,如果匹配网络效果较好,输出电压可以更高。在变压器输出端并联了一个极性电容,可以使输出电压波动很小,这为应答器的电源设计提供了依据。C 2、C 3组成电容匹配网络,使电路的Q值和效率得以提高。

为了使传送能量的频率成分与正常信号频率分开,有必要应用谐振陷波原理设计滤波电路。如图4所示,C 1是耦合电容,L、C 2、C 3、C 4组成串联谐振网络,当其频率为谐振频率(谐振频率即为阅读器传送能量的波形频率)时阻抗最大,输出电压幅度最小。C 5、R 3、R 2组成一个高通滤波器,其截止频率与谐振频率有关,应在得知谐振频率下算出截止频率,使其尽量滤掉谐振频率的波形,使正常信号顺利通过,L、C 6是并联谐振网络,用来进一步滤除无用频率成分[4]。

2.3 单片机解码及流程

单片机测频[5]用来识别应答器的编码并进行后续的处理。当阅读器在3s内没有检测到频率,说明应答器不在阅读器的检测距离范围内,即没有应答器,红灯亮。当阅读器在3s内能检测到频率,说明应答在阅读器的检测距离范围内,即应答器有应答,绿灯亮。根据检测到的频率的不同可以判别应答器的编码。使用单片机测频判断应答器的编码可以有效地提高识别的容错能力,设计中考虑一个频段对应一个编码,这样就降低了信号传送与提取电路的设计难度。其流程如图5所示。

3 结束语

应用数字锁相环CC 4046设计的近距离无线通信电路在耦合信号频率为50kHz～150kHz时能量传输效率最高,信号识别正确有效。CC 4046的使用使电路消耗的能量很小,这为能量传送和提取电路设计提供了保障;设计多处使用谐振电路不仅完成了信号的提取工作,还能有效地实现波形转换,即方波到正弦波的变换从而有效地提高了信号耦合的效率。

参考文献

[1]谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].武汉:华中科技大学出版社,2004.

[2]谈文心,邓建国,张相臣.高频电子线路[M].西安:西安交通大学出版社,1996.

[3]严国萍,龙占超.通信电子线路[M].北京:科学出版社,2005.

[4]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003.