一種跳頻式wifi系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種通訊系統(tǒng)，特別涉及一種跳頻式WIFI系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，無線移動設(shè)備日益普及，但由于頻譜資源的稀缺，頻道使用已非常緊張，WIFI系統(tǒng)是非常典型的無線通訊網(wǎng)絡(luò)，智能手機(jī)、電腦等移動設(shè)備一般都具有WIFI無線通訊功能?，F(xiàn)有的WIFI移動通訊網(wǎng)絡(luò)主要由固定頻道的地面接入點(diǎn)及移動設(shè)備等構(gòu)成。地面接入點(diǎn)相互之間有空間距離，并按一定的規(guī)則使用不同頻率，形成同頻通訊區(qū)域網(wǎng)格，蜂窩網(wǎng)格就是一種典型結(jié)構(gòu)，由于頻率不同，地面各網(wǎng)格接入點(diǎn)之間互不干擾。移動設(shè)備在具有地面接入點(diǎn)的區(qū)域中移動，自由切換頻道并實(shí)現(xiàn)移動通訊。WIFI移動通訊就是考慮這樣的一個移動過程，目前這種移動通訊技術(shù)已很成熟。但是，隨著移動通訊的廣泛使用，移動網(wǎng)絡(luò)中的移動設(shè)備常常不再是一個單獨(dú)的設(shè)備，它可能是一個通訊集群網(wǎng)絡(luò)的整體移動，這將帶來新的問題。其中，通訊頻道的沖突和干擾是最突出的問題之一。
[0003]WIFI的通訊協(xié)議是基于IEEE 802.11系列協(xié)議，根據(jù)IEEE 802.11系列協(xié)議，當(dāng)它建立起通訊后工作信道就固定了，工作的頻率范圍就固定下來，這些局域內(nèi)的移動設(shè)備都會有相同的工作頻率，IEEE 802.11協(xié)議定義了 WIFI跳頻，但只是在這個信道中的小范圍內(nèi)跳頻，不能實(shí)現(xiàn)跨信道的跳頻。這里發(fā)生頻率沖突的情況是這樣的一個過程:當(dāng)局域系統(tǒng)組網(wǎng)后，可移動接入設(shè)備和可移動的無線節(jié)點(diǎn)就組成一個可整體移動的局域網(wǎng)絡(luò)，它整體移動時常常會與地面固定局域網(wǎng)遭遇，由于工作原理是相同的，做整體移動的局域網(wǎng)系統(tǒng)就難免會與本地網(wǎng)絡(luò)在使用頻道上發(fā)生沖突，從而產(chǎn)生相互干擾。WIFI系統(tǒng)本身有一種避讓機(jī)制，可使相同頻道上的移動設(shè)備之間相互避讓保證通訊能正常進(jìn)行，但在這種情況下由于相同信道上移動設(shè)備數(shù)量的突然增加，WIFI系統(tǒng)通訊速率會明顯下降。另外一種情景是，這個可移動網(wǎng)絡(luò)本身的接入設(shè)備數(shù)量已經(jīng)很大，地面固定網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備數(shù)量也很大，一旦相遇，在相同信道上總設(shè)備數(shù)就會突然增加到超過通訊協(xié)議允許的最大容限，其結(jié)果是導(dǎo)致WIFI通信阻塞或者癱瘓，這時無論是可移動局域網(wǎng)絡(luò)還是地面固定局域網(wǎng)絡(luò)都無法建立起有效通訊。
[0004]例如，我國高速列車上已逐步地開通了 WIFI服務(wù)，甚至在飛機(jī)上也逐步地提供了WIFI服務(wù)。在這些服務(wù)中，列車上的接入點(diǎn)(可移動的路由節(jié)點(diǎn))和飛機(jī)上的接入點(diǎn)(可移動的路由節(jié)點(diǎn))以及接入這些接入點(diǎn)的移動設(shè)備在工作信道是一樣的，并跟隨列車和飛機(jī)一起移動。當(dāng)列車或飛機(jī)進(jìn)站或者途徑一些具有WIFI系統(tǒng)的場所時，難免與站內(nèi)或者途徑區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的WIFI系統(tǒng)在頻率上發(fā)生沖突，從而產(chǎn)生相互的干擾。目前的基本解決辦法是:固定WIFI系統(tǒng)工作信道，讓它成為專門頻段，但這樣做有明顯的缺點(diǎn)，因?yàn)閃IFI工作的頻段是自由頻段并沒有規(guī)定某個頻道只能專門使用，不可能做到保留。另外一個辦法是控制移動WIFI的通訊范圍，即限制WIFI系統(tǒng)的通訊距離。限制通訊距離這大概是目前最好的解決辦法，然而這只是在一定程度上解決問題。隨著未來移動設(shè)備的增加，接入點(diǎn)遍布各地，像汽車等這種大眾化交通工具也逐漸配置了 WIFI系統(tǒng)，一個汽車車隊(duì)可能要組建局域網(wǎng)一起移動并相互通訊，近年也有報道將在公交汽車上開通WIFI服務(wù)，顯然在日益復(fù)雜的通訊形勢下，固定頻道和限制通訊距離范圍的解決辦法就顯得非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種跳頻式WIFI系統(tǒng)，以避免局域組網(wǎng)系統(tǒng)在集群整體移動通訊模式下遭遇本地固定網(wǎng)時的相互干擾。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)WIFI系統(tǒng)的跨信道跳頻，解決頻率沖突的問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種跳頻式WIFI系統(tǒng)，其包括一用于接收和發(fā)送無線信號的射頻前端和一用于對信號進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)的WIFI信號處理單元，其特征在于:所述跳頻式WIFI系統(tǒng)還包括一跳頻單元以及一跳頻同步單元，所述跳頻單元包括第一混頻器、第二混頻器和射頻信號源；所述跳頻同步單元包括功率分配器、功率合成器、同步信息收發(fā)器、跳頻同步控制器以及本地時間基準(zhǔn)；所述射頻前端的低噪聲放大器LAN經(jīng)第一混頻器與功率分配器的輸入端連接，所述功率分配器的輸出端分為兩路，其中第一路與所述WIFI信號處理單元的輸入端連接，第二路與所述同步信號收發(fā)器的輸入端連接；所述跳頻同步控制器與所述WIFI信號處理單元雙向連接，所述WIFI信號處理單元的輸出端與所述功率合成器的一個輸入端連接，所述跳頻同步控制器的一個輸出端經(jīng)所述同步信息收發(fā)器與功率合成器的另一個輸入端連接，所述功率合成器的輸出端經(jīng)所述第二混頻器與射頻前端的功率放大器PA的輸入端連接，所述跳頻同步控制器的兩個輸出端經(jīng)所述頻率合成器分別與所述第一混頻器、第二混頻器的一個輸入端連接；所述本地時間基準(zhǔn)為跳頻同步控制器提供時鐘。
[0007]所述射頻前端包括一用于接收信號且與所述第一混頻器信號輸入端連接的低噪聲放大器LAN，以及一用于發(fā)送信號且與所述第二混頻器連接信號輸出端的功率放大器PA0
[0008]所述WIFI信號處理單元上設(shè)有有線通信接口。
[0009]所述跳頻同步單元還包括北斗接收機(jī)，所述北斗接收機(jī)與跳頻同步控制器雙向連接。
[0010]所述頻率合成器包括直接數(shù)字式頻率合成器DDS和鎖相環(huán)式頻率合成器PLL。
[0011]本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，其達(dá)到的技術(shù)效果為:1、具有常規(guī)WIFI的功能，又具有常規(guī)WIFI不能實(shí)現(xiàn)的跨信道，寬廣頻率范圍跳頻功能。本系統(tǒng)不修改基本W(wǎng)IFI通信協(xié)議，結(jié)構(gòu)上是在原有的WIFI系統(tǒng)中增加跳頻單元和跳頻同步單元實(shí)現(xiàn)。因此，能兼容常規(guī)WIFI，具有常規(guī)WIFI系統(tǒng)的功能。由于具有跨信道跳頻功能，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)局域組網(wǎng)系統(tǒng)整體移動時自動選擇當(dāng)?shù)乜臻e信道的能力，避免頻道使用沖突。當(dāng)多個整體移動的系統(tǒng)相遇時，還可利用北斗系統(tǒng)的定位功能實(shí)現(xiàn)依據(jù)地理位置信息規(guī)避不同集群系統(tǒng)相遇同時搶占空閑信道的可能，使WIFI移動通信組網(wǎng)更加合理、有序。2、本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的局域組網(wǎng)系統(tǒng)具有獨(dú)立性和整體性，易于通信控制與新功能開發(fā)。系統(tǒng)采用接入點(diǎn)控制接入設(shè)備的工作信道，使組網(wǎng)設(shè)備具有獨(dú)立性和局域整體性，因而更加適合局域組網(wǎng)和移動通訊，在開發(fā)更新型組網(wǎng)功能方面也具有較大潛力。3、拓展了 WIFI工作頻段，目前WIFI系統(tǒng)主要工作在2.4GHz和5GHz頻段，而本實(shí)用新型提供的跳頻式WIFI系統(tǒng)，可以在其它頻段工作，例如ISM自由頻段的315MHz、433MHz、915MHz頻段等，在頻譜資源非常有限的情況下，盡量提高頻譜資源的利用率可能是最有效和最實(shí)用的做法。4、提高了局域系統(tǒng)的信息保密性和區(qū)域頻譜使用效率?，F(xiàn)有WIFI系統(tǒng)是基于固定信道的通信系統(tǒng)，一旦建立起網(wǎng)絡(luò)通信，頻率范圍就固定了，在物理連接上不具有保密性。本實(shí)用新型提供的跳頻式WIFI系統(tǒng)，可以跨信道跳頻。由于頻率可以實(shí)時改變，在局域通信時可以利用局域網(wǎng)自定義的跳頻圖譜工作，使網(wǎng)絡(luò)黑客難于直接利用和接入，在信息保密上更安全。本系統(tǒng)采用了北斗系統(tǒng)，利用北斗系統(tǒng)不斷提升的功能還能使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的新型通信模式。例如，使用北斗系統(tǒng)的精確定位功能，可使每個局域網(wǎng)的工作頻率按地理位置坐標(biāo)進(jìn)行有效分配，WIFI資源不再是人為去調(diào)整各自的工作頻段，可節(jié)省大量人力物力。這種位置信息可以是平面上的，也可以是立體空間上的分配，比如高層建筑、山脈上的WIFI系統(tǒng)可以根據(jù)海報高度和水平坐標(biāo)位置來劃分各自的工作頻段，使各接入點(diǎn)之間互不干擾，更加科學(xué)地分配頻譜資源。這也是對傳統(tǒng)平面蜂窩形式的工作頻率分配的一種創(chuàng)新。立體三維模式的頻譜資源規(guī)劃，比平面二維方式的規(guī)劃更全面、更科學(xué)。5、較低的實(shí)現(xiàn)成本，易于推廣和應(yīng)用。本實(shí)用新型提供的跳頻式WIFI系統(tǒng)采用現(xiàn)行WIFI通訊體制結(jié)構(gòu)，由于WIFI通訊已很完善、穩(wěn)定、成本低廉，已得到了全球公認(rèn)，加上我國大力推進(jìn)北斗系統(tǒng)建設(shè)，其成本不斷降低，性能不斷提升。因此本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)將更加容易，易于廣泛使用。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0013]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是跳頻同步控制信號與WIFI信號的頻譜分布示意圖，圖2a是相鄰頻道互相不重疊的狀態(tài)，圖2b是相鄰頻道部分重疊的狀態(tài)；
[0015]圖3是局域組網(wǎng)工作過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的一種跳頻式WIFI系統(tǒng)包括射頻前端1、順序連接射頻前端I的跳頻單元2、跳頻同步單元3和WIFI信號處理單元4。
[0017]其中，射頻前端I用于接收和發(fā)送無線信號，其包括用于接收無線信號的接收天線10，將接收到的無線信號進(jìn)行放大處理的低噪聲放大器(LNA) 11，將無線信號進(jìn)行功率放大的功率放大器(PA) 12，以及用于發(fā)送無線信號的發(fā)射天線13。
[0018]跳頻單元2包括連接低噪聲放大器11信號輸出端的混頻器20，混頻器20將經(jīng)低噪聲放大器11輸出的信號變頻到一個固定頻率上，實(shí)現(xiàn)WIFI信號的接收，連接功率放大器12信號輸入端的混頻器21，混頻器21把WIFI輸出的固定頻率信號變換到跳頻頻率上并送至功率放大器12進(jìn)行放大?；祛l器20和混頻器21的信號輸入端均連接射頻信號源22，射頻信號源22接收來自跳頻同步控制器33的控制命令，當(dāng)射頻信號源22頻率改變時，接收與發(fā)送的信號隨之改變。射頻信號源22包括包括DDS (Direct-Digital-Synthesizer，直接數(shù)字式頻率合成器)和PLUPhase-Locked-Loop，鎖相環(huán))構(gòu)成寬帶射頻信號產(chǎn)生源。
[0019]跳頻同步單元3包括連接混頻器20信號輸出端的功率分配器30，連接混頻器21信號輸入端的功率合成器31，連接功率分配器30的信號輸出端和功率合成器31的信號輸入端的同步信息收發(fā)器32，同步信息收發(fā)器32輸出的信號用于向其它同步信息接收器32發(fā)送同步控制信號。跳頻同步控制器33與本地時間基準(zhǔn)34和北斗接收機(jī)35雙向連通，通過北斗授時信