无线通信电台的通信协议研究
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无线通信网络的新型协议研究随着无线通信技术的不断发展,人们对于更加高效、可靠的通信协议的需求也越来越强烈。
传统的通信协议如WiFi、4G等,虽然在一定程度上满足了人们的需求,但也存在一些问题,比如信号穿透力不足、容易受到干扰等。
因此,在无线通信网络领域,新型的协议研究备受关注。
一、背景介绍无线通信网络是指利用无线电波或红外线等无线电磁波进行信息传输的一种通信方式。
在现代社会中,无线通信网络的应用场景非常广泛,比如移动通信、物联网、智能家居等。
然而,当前主流的通信协议的瓶颈,限制了无线通信网络的进一步发展。
因此,研究新型协议成为了当务之急。
二、现有协议存在的问题1. 信号穿透力不足:一些传统的无线通信协议如WiFi,在墙壁等障碍物面前信号的穿透能力相对较差,导致室内信号弱化或无法到达。
2. 容易受到干扰:当前无线通信网络频谱资源有限,导致频段拥挤和相互干扰的问题,影响了通信质量和性能。
3. 能源消耗大:一些无线通信协议在传输数据时需要较多的能源,不利于长时间使用。
三、新型协议的研究1. 毫米波通信技术:毫米波通信技术是指利用波长为毫米级的电磁波进行通信的技术。
与传统的通信频段相比,毫米波通信具有更宽的频谱资源,能够提供更高的传输速率。
此外,毫米波通信还能够实现大容量的数据传输,提供更稳定的通信连接。
2. 全双工通信技术:传统的通信方式中,发送和接收需要通过时间分割来实现,即同一时刻只能进行发送或接收。
全双工通信技术则能够在同一设备上同时进行发送和接收,大大提高了通信效率和吞吐量。
3. 网络虚拟化技术:网络虚拟化技术是指将网络中的资源进行逻辑划分和隔离,使得不同网络应用能够共享网络资源。
通过将无线通信网络虚拟化,可以提高资源利用率和网络容量,实现更灵活、弹性的网络服务。
四、新型协议的应用前景新型协议的研究不仅能够解决当前通信协议存在的问题,更能够开辟出更加广阔的应用前景。
1. 高速移动通信:新型协议的研究可以提供更高的传输速率和更稳定的通信连接,能够满足高速移动通信的需求,比如5G、6G等。
无线通信协议无线通信协议是指在无线通信过程中,不同设备之间进行数据传输和通信时所遵循的一套规定和约定。
这些协议确保了数据的可靠传输和设备间的互操作性。
本文将介绍几种常见的无线通信协议,包括蓝牙协议、Wi-Fi协议和移动通信协议。
一、蓝牙协议蓝牙协议是一种短距离无线通信技术,广泛应用于智能手机、平板电脑、耳机、音箱等设备之间的数据传输。
蓝牙协议采用了低功耗的通信方式,电量消耗较少。
在设备之间建立连接时,蓝牙协议会自动进行信号配对,并确保数据的安全性。
蓝牙协议具有简单、实用、稳定的特点,适用于家庭、办公室和公共场所的无线数据传输。
二、Wi-Fi协议Wi-Fi协议是一种基于无线局域网的无线通信技术,被广泛应用于个人电脑、智能手机、平板电脑等设备的无线上网和数据传输。
Wi-Fi 协议通过无线接入点将设备连接到互联网,实现了远程无线通信。
Wi-Fi协议具有高速传输、稳定性好、覆盖面广的特点,适用于家庭、企业和公共场所的无线网络环境。
三、移动通信协议移动通信协议是一种将声音、图像和数据等信息通过无线网络进行传输的技术。
移动通信协议包括2G、3G、4G和5G等多种网络标准。
2G网络主要用于语音通信和简单的短信传输,3G网络能够实现语音通信和高速数据传输,4G网络进一步提升了数据传输速度和网络容量,而5G网络则具备更高的传输速度和更低的延迟,能够支持更多的连接和更丰富的应用场景。
移动通信协议的发展使得人们能够随时随地进行语音通话、视频通话和在线数据传输。
总结无线通信协议在现代生活中扮演着重要的角色,为人们提供了便捷的无线通信和数据传输方式。
蓝牙协议适用于设备之间的短距离数据传输;Wi-Fi协议则提供了高速、稳定的网络连接;而移动通信协议则使得人们可以在移动的状态下进行语音和数据的通信。
未来,随着技术的不断发展,无线通信协议将继续进步,为人们的生活带来更多便利和创新。
目前随着通信技术的发展,无线通信技术的使用已经渗透到社会的各个角落。
要实现全球对无人驾驶智能车的监控,无线通信自然不能少。
在我们实际生活中,可以接触到的无线通信技术有:红外线、蓝牙、UWB、以及我们早期使用的Zigbee、无线数传电台、WIFI、GPRS、3G等等。
下面针对这些技术做一些简单的介绍。
1. 常见的短距离无线通信技术红外数据传输(IrDA):IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是由红外线数据标准协会(InfraredDataAssociation)制定的一种无线协议,其硬件及相应软件技术都已比较成熟。
IrDA是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。
起初,采用IrDA标准的无线设备仅能在1m范围内以115.2kb/s速率传输数据,很快发展到4Mb/s(FIR技术)以及16 Mb/s(VFIR技术)的速率。
在小型移动设备,如PDA、手机上广泛使用。
事实上当今出厂的PDA以及许多手机、笔记本电脑、打印机等产品都支持IrDA,多用于室内短距离传输,目前很多应用场合逐渐被蓝牙所取代。
其优点:IrDA无需申请频率使用权,因而红外线通信成本低。
并且具有移动通信所需要的体积小,功耗低,连接方便,简单易用的特点。
此外,红外线发射角娇小传输上安全性高。
其缺点:IrDA是一种视距传输,两个相互通信的设备之间必须对准,中间不能有其他的物体阻隔,也就是穿透能力差。
其点对点的传输连接,也导致无法灵活地组成网络。
蓝牙(Bluetooth):蓝牙是我们生活随处可见的传输技术,蓝牙的数据速率为1Mbps,传输距离约10米左右。
支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。
蓝牙较多用于手机,游戏机,PC外设,表,体育健身,医疗保健,汽车,家用电子等。
其优点:使得各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下,能在近距离范围内实现相互通信,也就是一点可以对多点,在10m范围内可以实现1Mb/s的高传输速率。
常见8种无线通信协议简介无线通信协议是在无线通信中用于数据传输的规则和标准化规范。
随着无线通信技术的快速发展,各种不同的通信协议应运而生。
本文将介绍8种常见的无线通信协议,分别为:Wi-Fi、蓝牙、NFC、Zigbee、Z-Wave、LoRaWAN、NB-IoT和LTE。
1. Wi-FiWi-Fi是一种广泛应用于个人电脑网络和移动设备的无线局域网技术。
它基于IEEE 802.11标准,提供了快速、高速和稳定的无线数据传输能力。
Wi-Fi协议广泛用于家庭、办公室、公共场所等地方,提供无线上网服务。
2. 蓝牙蓝牙是一种短距离无线通信技术,用于在电子设备之间传输数据。
蓝牙协议基于IEEE 802.15.1标准,具有低功耗、低成本和高度可靠的特点。
蓝牙广泛应用于耳机、音箱、键盘、鼠标等蓝牙设备之间的数据传输和连接。
3. NFCNFC(Near Field Communication)是一种短距离无线通信技术,用于近距离的触碰式数据交换。
NFC技术基于ISO/IEC 18092标准,允许设备进行近场通信。
它常用于移动支付、门禁系统、智能标签等领域。
4. ZigbeeZigbee是一种低功耗、低速率的无线通信协议,特别适用于自组织网络和传感器网络。
Zigbee协议基于IEEE 802.15.4标准,主要用于物联网、智能家居、工业自动化等领域。
它具有低功耗、高网络容量和强大的自组织能力。
5. Z-WaveZ-Wave是一种专用于智能家居的无线通信协议。
它采用低功耗、短距离的无线通信方式,能够连接和控制各种智能家居设备。
Z-Wave 协议相较于其他无线通信协议,更适合于智能家居场景,它提供了更好的互操作性和稳定性。
6. LoRaWANLoRaWAN(Long Range Wide Area Network)是一种低功耗广域网技术协议,用于连接大规模的物联网设备。
它利用LoRa调制技术,可以实现远距离的无线通信,同时具有低功耗和高可靠性。
三种无线通信协议综述随着科技的不断发展,无线通信技术已经成为了现代生活中不可或缺的一部分。
其中,无线通信协议是实现无线通信的重要基石。
本文将对三种主流的无线通信协议进行综述。
一、WiFi协议WiFi是一种基于IEEE 802.11标准的无线通信协议。
相比于其他无线通信协议,WiFi具有传输速率高、信号覆盖范围广、兼容性强等优点。
因此,WiFi协议被广泛应用于家庭、办公室、公共场所等场景中。
WiFi协议支持的传输速率可达到数百兆比特每秒,远高于其他无线通信协议。
同时,WiFi信号的覆盖范围可以达到数十米,使得用户可以在较广的范围内保持稳定的网络连接。
此外,WiFi协议还支持多种设备类型,例如计算机、手机、平板等,同时可与其他无线通信协议进行融合。
然而,WiFi协议也存在一些缺点。
首先,WiFi的能耗相对较高,对于需要长时间使用的设备来说,电池续航时间可能会受到影响。
其次,WiFi协议的安全性有待提高,存在一些安全漏洞和攻击方式。
因此,在使用WiFi协议时需要注意网络安全问题。
二、蓝牙协议蓝牙协议是一种基于IEEE 802.15.1标准的无线通信协议,主要用于短距离内的设备之间的通信。
相比于WiFi协议,蓝牙协议的传输速率较低,但具有较低的能耗和更小的体积。
因此,蓝牙协议被广泛应用于移动设备、智能家居等领域中。
蓝牙协议支持一对多的连接方式,可以同时连接多个设备,并可以在设备之间进行数据传输、音频连接、设备配对等功能。
此外,蓝牙协议还支持语音通话和音频传输等功能,使得用户可以在蓝牙设备之间进行无缝的通信和连接。
然而,蓝牙协议的传输距离较短,一般在数十米以内。
同时,蓝牙协议的传输速率也较低,无法满足大数据量传输的需求。
此外,蓝牙协议的兼容性和安全性也存在一定的问题。
三、Zigbee协议Zigbee协议是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议,主要用于低功耗、低速率的物联网应用场景中。
相比于WiFi协议和蓝牙协议,Zigbee协议的传输速率更低,但具有更低的能耗、更小的体积和更强的抗干扰能力。
无线HART协议的研究与实现刘 扬曾 鹏马连博(中国科学院沈阳自动化研究所)摘要:为了顺应工业无线通信技术的迅速发展,HART基金会于2007年9月推出了无线HART标准,作为HART7.0规范的核心部分,无线HART是一种专门为过程自动化应用设计的无线网格型网络通信协议。
在本文中,对无线HART协议进行了解剖和研究,给出了网络管理器系统设计,并对路由与通信资源分配进行了探索性研究及给出了具体算法,以便支持整体软件的开发。
关键词:工业无线技术;无线HART;网络管理器中图分类号:TP393 文献标识码:AStudy of Realizing Technology on Wireless HART ProtocolLiu Yang Zeng Peng Ma Lian Bo(Shenyang Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China) Abstract: The network manager and its main functions of Wireless HART protocolare introduced. The problem that functions of Wireless HART network manager arevarious and complicated is considered. With device joining management Processinvolved multiple modules as an example, design and implementation of WirelessHART network manager are given in detail using modular design method. TheWireless HART network manager has been applied to industrial fields. Operationresults show that the Wireless HART network manager has sound design, completefunctions, good reliability and stability.Keywords: Industrial Wireless Technology; Wireless HART; Network Manager1 引言工业无线技术是一种本世纪新兴的,面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术,适合在恶劣的工业现场环境中使用,具有很强的抗干扰能力、超低能耗,实时通信等技术特征,是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新[1]。
无线通信协议标准
无线通信协议标准是指用于规范和定义无线通信的技术和协议的国际或行业标准。
以下是一些常见的无线通信协议标准例子:1.Wi-Fi(无线局域网):Wi-Fi是一组基于IEEE 802.11系列标
准的无线通信技术,用于实现无线局域网的连接。
主要标准包括802.11a/b/g/n/ac/ax等。
2.蜂窝网络:蜂窝网络是移动通信中常用的无线通信标准,其
中最著名的是GSM(Global System for Mobile Communications)和其演进标准3G(UMTS)和4G(LTE)。
目前正在推进的5G(第五代移动通信)也是一种蜂窝网络标准。
3.蓝牙(Bluetooth):蓝牙是一种短距离无线通信标准,用于
设备之间的数据传输和通信。
蓝牙技术由蓝牙特别兴趣小组(SIG)制定和管理。
4.NFC(Near Field Communication):NFC是一种短距离无线通
信技术,通过无线射频识别(RFID)技术实现设备间的近距离通信。
NFC常用于移动支付、智能门禁等应用中。
5.Zigbee:Zigbee是一种低功耗、短距离的无线通信协议,用
于物联网设备间的通信。
Zigbee协议基于IEEE 802.15.4标准。
6.Z-Wave:Z-Wave是一种低功耗、短距离的无线通信协议,
用于智能家居设备之间的通信。
Z-Wave协议由Z-Wave联盟负责管理。
这些无线通信协议标准在不同的应用领域中发挥着重要的作用,例如网络通信、移动通信、物联网、智能家居等。
选择适当的无线通信协议标准需要考虑范围、功耗、速率、可靠性、兼容性和成本等因素。
无线电台通信网络建模仿真研究I. 介绍A. 选题背景和意义B. 研究目的C. 研究现状及不足D. 研究方法和流程II. 网络结构设计A. 网络拓扑结构设计B. 网络参数设定C. 无线电台节点规划III. 信道建模A. 信号传输模型及参数设定B. 路径损失模型及参数设定C. 多径效应及设备干扰模型IV. 系统仿真A. 仿真环境搭建B. 仿真参数设定C. 仿真结果分析V. 结果与分析A. 网络性能分析B. 系统信噪比分析C. 系统传输效率分析VI. 结论与展望A. 研究成果及贡献B. 研究不足及改进方向C. 研究展望及未来工作方向注:以上为提纲,具体内容可根据实际情况添加或删减。
第1章节介绍A. 选题背景和意义随着人工智能、物联网等新技术的发展,需求日益增长的无线通信已成为不可或缺的一部分。
其中,无线电台通信网络是无线通信网络中最基础的实现方式之一,具有广泛的应用场景,如应急通信、军事通信等。
由于无线电台通信网络具有信道复杂、环境变化、传输质量难以保障等特点,使得其设计和优化成为研究热点。
B. 研究目的本研究旨在基于无线电台通信网络建模仿真,探究无线电台节点规划、网络结构设计、信道建模等方面的影响因素和优化策略,以提升无线电台通信网络的传输性能和实际应用效果。
C. 研究现状及不足目前,国内外已有大量研究关于无线电台通信网络的建模仿真,其中大部分集中在网络结构设计和信道建模方面。
但由于无线电场的复杂性、无线信号的多样性等因素,当前研究仍存在许多不足,如对环境变化因素过于理想化,无法真实地反映出无线电信号传输的复杂性;在实际应用方面,传输的质量往往会受到多种因素的影响,需要更多的优化策略。
D. 研究方法和流程本研究采用建模仿真的方法,首先对无线电台通信网络进行结构设计和节点规划,确定网络拓扑结构和参数设定;其次,基于信号传输模型和路径损失模型,对信道进行建模,并考虑多径效应和设备干扰模型;最后,通过仿真环境搭建和仿真参数设定,对无线电台通信网络进行系统仿真,并对结果进行分析和总结,得出相应的结论和展望。
无线通信协议的设计原理与实现随着无线通信技术的飞速发展,越来越多的人开始依赖无线通信来进行生活和工作。
在这个过程中,无线通信协议发挥着极其重要的作用。
本文将从设计原理与实现的角度深入探讨现代无线通信协议的重要性、特点以及其背后的技术原理。
一、现代无线通信协议的发展与重要性现代无线通信协议是指通过无线信道传输信息所需要的一系列规则、协议和标准。
它们使得多个设备之间可以在同一个信道上进行信息的传输和接收,同时保证传输的准确性和可靠性。
现代无线通信协议的发展可以追溯到20世纪50年代的无线对讲机,但随着技术的飞速发展,无线通信协议的设计也变得越来越复杂。
在现代社会中,人们越来越依赖移动设备进行工作和生活,因此无线通信协议也变得越来越重要。
无线通信协议的可靠性直接关系到人们的工作效率和生活质量。
例如,在医疗领域,无线通信协议可以对病人的生命产生直接影响。
无线通信技术在其他领域也具有广泛的应用,包括物联网、智能家居和自动驾驶等。
二、现代无线通信协议的特点现代无线通信协议有一些独特的特点。
首先,它们必须充分利用有限的频谱资源。
在无线通信中,频谱资源是非常有限的,因此,为了在有限的频谱范围内传输更多的信息,无线通信协议必须充分利用频谱资源。
这就需要设计出高效的频谱调制技术,例如OFDM(正交频分复用)。
其次,现代无线通信协议必须具有高可靠性。
无线信道的传输质量受多个因素的影响,包括信号的干扰、信号的衰减、抖动和多径效应等。
因此,无线通信协议必须能够有效地处理这些问题,并提供高可靠性的传输。
最后,现代无线通信协议需要实现低功耗。
无线设备通常需要使用电池供电,因此,设计低功耗的无线通信协议也非常重要。
为此,可以采用能够降低功耗的调制技术,例如QPSK和8PSK。
三、现代无线通信协议的技术原理现代无线通信协议的技术原理非常复杂,但是我们可以从以下几个方面进行简单介绍。
首先,无线通信协议通常使用数字信号处理技术进行信号处理。
DOI:10.16660/ki.1674-098X.2019.11.153探究超短波电台通信网络中的自组网路由协议应用何坤(武警某部参谋部综合信息保障中心 新疆乌鲁木齐 830063)摘 要:无线电自组网路由协议是一个分布复杂的多节点系统,是现代信息技术发展的产物,搭建灵活、应用广泛,为各类无线电通信带来便利。
当前很多部队在进行日常训练、演习和作战时会广泛应用到无线电自组网,以扩大无线电覆盖范围,实现跨区域多级指挥。
我国最早使用的是短波电台,在抗日战争和解放战争期间,发挥了巨大作用,为日后我国军队通信建设提供了良好的发展空间。
但无线电台信号传输距离与传输质量的反比关系,一直制约着无线电通信的发展,超短波电台通信网络中的自组网路由协议应用是将超短波电台通信优质的信号质量和自组网路由协议IP化的跨区域覆盖特点相结合,为当前各个领域无线电通信提供技术便利,展现了科技发展的独特魅力。
关键词:超短波电台 通信网络 自组网路由协议中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2019)04(b)-0153-02超短波电台通信网络中的自组网路由协议应用是针对超短波电台通信距离有限,传输效率不高的现实情况,利用IP 化自组网路由协议,使无线传输变为有线传输,发挥了超短波电台的信号稳定、容量大等优势,弥补了覆盖范围的局限性,通过固定和机动的转信设备,利用光缆网、移动公网、甚至卫星网,使无线超短波通信突破区域限制,随时随地满足通信需求。
其应用效能在民用和军用中带来了积极影响,也为人们通信提供了便利,应该受到人们的重视,带动时代发展,让越来越多的人体会到现代通信带来的便利。
1 超短波电台通信网络中的自组网路由协议的特点1.1 无中心网络,拓扑网络结构动态变化自组网路由协议终端可以根据用户需求进行配置,每个节点都可以随时进入或者离开网络,若主干节点有某处损毁,其他支干网络还可以正常运行,体现无中心网络的特点。
无线通信协议无线通信技术是现代通信领域的核心,它允许设备在没有物理连接的情况下进行数据交换。
这一技术的实现依赖于一系列复杂的协议,这些协议确保了数据传输的安全性、可靠性和效率。
本文将介绍几种主要的无线通信协议及其应用。
蓝牙(Bluetooth)蓝牙是一种短距离无线通信技术,主要用于移动电话、耳机、笔记本电脑和其他电子设备之间的数据交换。
蓝牙技术基于IEEE 802.15.1标准,支持点对点及点对多点的通信方式。
蓝牙的版本从最初的1.x到现在的5.x,传输速度和距离都有显著提升,最新的版本更是在低功耗和高速传输之间取得了更好的平衡。
Wi-Fi(IEEE 802.11)Wi-Fi是一种无线局域网技术,基于IEEE 802.11标准系列。
Wi-Fi允许电子设备通过无线信号连接到互联网,广泛应用于家庭、办公室以及公共场所。
随着技术的发展,Wi-Fi的速度和安全性不断提高,最新的Wi-Fi 6(802.11ax)标准更是在提高网络容量、降低延迟方面做出了重大改进。
NFC(近场通信)NFC是一种短距离高频无线电技术,允许设备在几厘米的距离内进行通信。
NFC常用于移动支付、电子票证和快速配对设备等场景。
由于其工作距离短,NFC在安全性方面具有一定优势。
此外,NFC还支持卡模拟、读/写模式和P2P(点对点)模式,使其应用更加灵活多样。
ZigBeeZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的高级别通信协议,专为小型、低功耗的设备设计。
ZigBee网络可以支持大量节点,非常适合于智能家居、工业控制和无线传感器网络等领域。
ZigBee的特点包括低功耗、低成本和高可靠性,使其成为物联网应用的理想选择。
LoRaLoRa(Long Range)是一种低功耗广域网技术,以其长距离传输能力而著称。
LoRa使用扩频技术,能够在大范围内提供稳定的通信服务。
LoRaWAN是基于LoRa的开放标准,专为物联网设备设计,特别适合于需要长电池寿命和远距离通信的应用,如智能农业、智慧城市和环境监测等。
无线通信中的移动通信协议技术原理移动通信在现代社会中起到了至关重要的作用,它使人们能够随时随地进行语音通话、短信发送、互联网浏览等功能。
而在实现这些功能的背后,离不开一系列的协议技术。
本文将介绍无线通信中的移动通信协议技术原理。
1. GSM(Global System for Mobile Communications,全球移动通信系统)协议技术GSM是一种基于数字通信的移动通信标准,它采用了时分多址(TDMA)技术来实现用户之间的分时共享。
GSM网络主要由基站子系统(BSS)、网络和交换子系统(NSS)以及支持业务和运营的业务和运营支撑系统(OSS)三个部分组成。
在GSM协议中,基站负责无线信号的发送和接收,将用户的通话数据进行编码、调制和发送;BSS管理和控制基站的工作,确保信号的传输质量和覆盖范围;NSS处理用户的通话需求,通过路由选择和鉴权等功能,使通话可以在不同网络间进行传递;而OSS则提供了与运营商相关的功能,如计费、信号分析等。
2. CDMA(Code Division Multiple Access,码分多址)协议技术CDMA是一种基于码分多址技术的数字通信标准,它将不同用户的信号编码为不同的码片序列,通过将相同频率上的信号进行区分,实现多用户的同时通信。
CDMA网络主要由基站、移动交换中心(MSC)和目标区域注册和控制中心(HLR/VLR)三个部分组成。
在CDMA协议中,基站将用户的通话数据进行码片序列的编码和解码,实现信号的传输和接收;MSC是一个关键的网络节点,负责管理和控制不同基站、用户间的通信链路;而HLR/VLR则负责管理和保存用户的通信信息和位置信息,保证用户能够在不同基站间进行切换和通信的顺利进行。
3. 3G/4G/5G的移动通信协议技术3G、4G和5G是移动通信的新一代标准,相比于2G(GSM)和2.5G(GPRS/EDGE),它们提供了更高的速率、更低的时延和更好的网络容量。
无线通信电台的通信协议研究
摘要:通信协议是通信系统在通信链路上实现复杂任务的软件构架及程序编写规则,任何通信系统之所以能正常工作离不开通信协议的支持。
本文以研制一种通信电台为例,提出了一种适合无线通信电台的通信协议,实验结果证明此协议具有很好的性能。
关键词:通信电台;通信协议;DSP;FPGA
一、引言
任何通信系统均有一定的通信协议支持来完成通信的任务,一般通信系统至少包括物理层通信协议和链路层通信协议。
物理层通信协议用于在数据链路的实体之间为位传输所需要的物理连接的建立、保持和拆断提供电气的、机械的、功能性的特性。
链路层协议是在通信系统的物理层正常工作的基础上进一步管理和控制,主要完成建立链路、拆除链路、流量控制、同步控制和差错控制的功能。
本文提出的通信协议主要包括物理层协议和链路层协议,经过通信电台的试验证明它是一种可靠的高效的通信协议,具有较高的理论意义和工程应用价值。
二、通信协议的原理
本文提出的一种通信协议用在一种无线通信电台上,此协议能很好地满足此通信电台间歇式工作的要求,其原理如图1所示。
当无线通信电台的天线接收到信息时,上变频模块把射频端的数据送给现场可编程门阵列器件(FPGA)进行解码,FPGA解码后的数据放在FPGA的发送数据缓冲区,此缓冲区大小设置为1024 byte大小,当此缓冲区满时产生一中断信号触发数字信号处理器(DSP),DSP内开辟一个大小为1 024 byte的缓冲区txqueue,txqueue通过数据总线方式接收FPGA发来的数据,当txqueue满时,再通过DSP的定时器中断方式把txqueue内的1 024 byte的数据发往接口器件(MAX3111E)内的发送数据Buffer,此Buffer内的数据最终发往个人计算机(PC),PC机对这些数据进行分析和处理。
当PC机有数据和命令要发送时,首先把PC内的数据或命令以9 600 bps的速度通过MAX3111E的接收数据FIFO发送到DSP中1 024 byte大小的数据缓冲区rxqueue,当rxqueue的数据满时,查询FPGA的接收数据缓冲有没有空,如果FPGA的接收缓冲区空时,则把rxqueue的数据发往FPGA的接收数据缓冲区,FPGA对接收缓冲区的数据进行编码处理后送上变频模块。
PC机发送的帧包括命令帧和数据帧,帧结构如表1和表2所示。
命令帧用于向DSP发送开机、关机、复位等命令用来监控电台的工作,数据帧用于定义PC和DSP进行数据交换的格式。
命令帧共5 byte,即5×8 bit,其中帧头为70 H、70 H表示一帧开始传输,data1表示所要发送的命令(包括开机、关机、复位等),校验字用于检验所发命令是否正确,帧尾7EH表示帧传输结束。
数据帧共128 byte,即128×8 bit,其中帧头为7EH、7EH表示一帧开始传输,Point1、Point0用于计算已传输出帧的个数,Point1表示计数器的高位数值,Point0表示计数器的低位数值,data0~data121表示所要发送的数据,校验字CRC1、CRC0用于检验所发命令是否正确,此类帧采用循环校验码CRC的16位校验方式,此帧不设结束标志,校验结束即表示数据帧传输结束。
三、通信协议的实现
1.通信协议的硬件实现
通信协议的硬件实现是在通信电台基带信号处理的硬件平台上实现的,通信
协议的物理层硬件实现的关键包括DSP与PC交换数据电路和FPGA与DSP交换数据电路两部分。
DSP与PC交换数据如图2所示,采用TMS320VC5416型DSP为通信电台的基带主控芯片,DSP通过MAX3111E型UART接口芯片与PC 机交换数据,MAX3111E芯片内有发送数据缓冲区和接收数据缓冲区,当
MAX3111E收到DSP发来的一个byte时或接收到PC发来的一个byte时均产生中断触发信号触发DSP的外部中断三(INT3),DSP完成数据的收发,从而达到与PC交换数据的目的。
FPGA与DSP交换数据如图3所示,FPGA发送缓冲区满或接收缓冲区空时,产生一低电平触发DSP的一个外部中断(如INT2),首先在中断服务程序中判断是FPGA发送缓冲区满事件产生的中断还是FPGA接收缓冲区空事件产生的中断,如果是FPGA发送缓冲区满事件中断时,FPGA通过数据总线方式向DSP发送数据;如果是FPGA接收缓冲区空事件中断时,DSP 通过MCBSP1口发送数据至FPGA的接收缓冲区。
FPGA数据缓冲空或满状态作为DSP的中断触发事件,避免了DSP的CPU采用查询方式,节省了DSP的CPU资源和软件开销。
2. 通信协议的软件实现
通信协议的软件实现程序流程包括电台接收数据和电台发送数据两部分,电台收发数据的程序流程与图1中所示的通信原理基本相同。
本文用C5416型DSP 为数字信号的主处理器,接收下变频模块来的数字信号完成解扩、同步等功能后进行去除符号间干扰的算法,再送FPGA完成编码信号的解码,解码后的信号送C5416通过MAX3111E接口电路上传给PC机。
PC机把需要发射的数据或命令通过MAX3111E、C5416送给FPGA进行信号编码以起到抗信道干扰的作用。
本文在硬件平台上采用TPC(64,57)x(32,26)的信道编码方式,并且进行速率匹配(码率为0.75)和1.6 s交织后,在高斯信道下可以获得大约2.5dB的增益,仿真结果如图4所示,在瑞利信道下可以获得大约4 dB的增益,仿真结果如图5所示。
本通信协议的软件实现的难点在与如何用MAX3111E接口芯片实现DSP与PC的数据交换,硬件接口如图2所示,其中DSP通过多通道缓冲口(MCBSP)工作于串行同步接口(SPI)协议方式,软件主要包括MCBSP的初始化程序、MAX3111E的驱动程序、DSP外部中断INT3的服务子程序等部分,其中中断INT3的服务子程序流程图如图6所示。
四、结论
通过通信电台的测试结果表明,此通信协议设计正确、可靠,能顺利地保障通信电台之间信息的收发,具有较高的理论指导意义和实际工程应用价值。
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