點對多點無線通信系統設計與實現

譚嘉哲

摘要：本文首先對點對多點通信系統的發展歷史進行了分析，并對點對多點無線通信系統設計從信號輸入模塊設計、控制面板系統設計、點對多點的通信界面設計三個方面進行了闡述。最后，對點對多點無線通信系統實現進行了研究。

關鍵詞：點對多點；無線通信系統；設計

1.點對多點通信系統的歷史

在二十世紀三十年代出現了移動通信的早期應用，如船舶通信、汽車電話等，這些應用是點對多點通信，也是多址通信的發展基礎。當時的移動通信的調制方式主要采用的是模擬信號的調幅或調頻，為實現多用戶入網更是通過頻率分割來得以實現。不過在當時發展比較緩慢，究其緣由是受到了一些因素的影響，如技術水平、使用范圍、體積、設備成本及可靠性。龐大的通信網是由同步通信衛星和地球站組成，衛星通信就是一個典型的多址通信系統。衛星資源十分珍貴，因為衛星的發射大大增加了轉發器的困難，為了實現更多的用戶能加入。通信網我們必須要充分利用衛星資源。在衛星通信真正建立后多址通信方式中才被提出，隨后出現了以下種種多址方式并開始實現大規模投入應用，這些方式有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）等。通信領域之所以發生了很大的變化是因為衛星通信的興起。移動通信技術體制是在元器件技術及衛星通信的不斷發展后才得到了較大的提高，這不僅僅擴大了原本的服務范圍、服務區域，也使得其向陸地移動通信過渡，并且使得船舶通信范圍逐步擴大，由此產生了許多移動通信的具體應用如航海和航空無線電話、汽車、列車電話等。單單日本在二十世紀七十年代初到八十年代初期，不僅出現了信道間隔為25kHz的無線電臺，各種移動無線電臺更是由原本的20多萬臺發展到16萬臺。點對多點通信系統是在1981年的CCIR第九研究組上提出的，在此期間對以下方案性問題進行了討論即所使用的頻段、多址方式、調制方案、頻率重復利用等。這些有關時分多址的一點對多點無線數字通信設備的討論結果在引起許多國家的重視后便得以大量發展，并出現了多種類似的設備。

2.點對多點無線通信系統設計

（1）信號輸入模塊設計

信號輸入模塊的設計是點對多點無線通信系統第一個設計任務。通信系統中相關信號的輸入對象可以是工作空間的相關信息，也可以是選擇指定的信號，例如：主要運用單選按鈕來調控屏蔽設置的語音信號。用選擇實時采集的語音信號完成信號輸入模塊工作的步驟如下，首先必須點擊“開始”按鈕，然后就會彈出文件對話框，最后程序設置對wav格式的文件進行篩選就可以了。

（2）控制面板系統設計

控制面板系統的合理設計是點對多點無線通信系統第二個設計任務。采取相應的頻率作為數據參數是控制面板系統設計的必要原則，針對于無線通信文件設計時，為了滿足各個變量之間的相應參數的傳遞，首先必須要對該程序進行編寫，此外還要合理的運用有關的函數的參數以保證相關信息的及時讀取，利用按鈕給予控制可以充分地利用點對多點無線通信系統的文件，特別是“開始通信”等一系列的性能控件，最后便是啟動通信信號的對話框，進行通信信號的傳輸，設置相應的傳輸參數。

（3）點對多點的通信界面設計

點對多點的通信界面設計是點對多點無線通信系統設計的第三個任務。首先是GUI對象的選定，其組態是在經過設計GUIDE應用程序后確定的，此外在進行通信界面設計分析過程中必須給予認真的設計還有系統中抽象出來的各項編程環節。有很多的對話框的選項，其中包括訪問命令行、選擇生成文件、重畫窗口、回調函數原型的生成，無線通信系統的設計的選擇與否，圖形用戶界面設計的背景顏色的整體配置。還有這樣的平臺，它是有關Matlab接口設計編輯器組件的，其中包含的用戶界面是有關所有彈出菜單控制圖形的，以及單選按鈕、編輯框、列表框、靜態文本。使用GUI之間可以存在于一個或多個組件中的差異，這樣就可以確保各部件的名稱或屬性是不同的。這些屬性的差異還可以被用戶用來檢查其性能。

3.點對多點無線通信系統實現

（1）應用無線通信系統程序

應用無線通信系統程序是點對多點無線通信系統實現的第一個表現。在應用該系統程序中，為了提供與GUI控制程序相關的體系框架應首先建立相應的應用程序。這種框架是該通信系統程序的編程并且特別有效，它要采用無線通信程序中的M文件來實現所有的代碼，這使得M文件會有很多具有差異性的項目，這些項目均使用能夠幫助該系統程序初始化的GUI程序。GUI應用程序功能的發揮是靠M文件的應用程序相關代碼的創建來實現。

（2）信號發送系統應用

信號系統中發送功能的應用是點對多點無線通信系統實現的第二個表現。信號系統中通過運用發送系統的編碼模塊來實現某些具有發送功能的應用，它一般包括兩種編碼即信源編碼和信道編碼。信號發送中對循環碼的編碼和錯碼進行統計是通過相應的數字和通道信號發送系統得以實現的。信源編碼函數想要充分發揮信源編碼功能就需要執行M文件編輯設備，在信道編碼的執行時不僅要在信道編碼中輸入變量的函數，與此同時還可以通過使用工具箱中的信源編碼功能進行了相應的矩陣轉換來進行重新編碼。

（3）無線通信接收流程

無線通信接收流程點對多點無線通信系統實現的第三個表現。在無線通信接收過程中，必須適當地提高TRX--CE的高度才能得到有效的監測并且進行有效的數據接收，比如在650us后nRF905就能很好的達到這一效果，若當Tx-EN為低時，nRF905也會進入Shock-BurstTM接收模式。在nRF905檢測時，如果沒有到相關的頻段載波，則其檢測效果就會在一定程度上偏高；與此同時，在接收無線通信時也應有相應的地址與之相匹配，然而，在數據的接收過程中，nRF905要想得到相應的提高就必然要得到地址及相關的CRC校驗位。nRF905進入空閑模式是通過微控制器一再將TRX-CE置低來實現的，它想要第一時間開始進入ShockBurstTM接收模式就是通過SPL才能得以保證，剩下流程就是分別進入發送模式和關機模式。為了避免有關的數據丟失，當正在接收一個數據包時，nRF905的工作模式會隨著TRX等相關的設備的改變而改變。nRF905正在接收數據包與否，以及是否確定nRF905為繼續接收狀態主要還是看微處理器接到地址匹配引腳的信號之后才能判斷。

4.結束語

點對多點無線通信系統有著相對應的微波頻段，對于點對多點無線通信的信號必然是在空中傳輸，在其傳輸的過程中，必然會出現衰落和時延等相關的現象，為此應該加強點對多點無線通信系統的設計，促進其不斷的完善。