低功耗無線模塊超遠(yuǎn)距離無線傳輸實(shí)現(xiàn)中繼的方法

一、無線中繼發(fā)展背景

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們開始進(jìn)入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的智能社會(huì)，各種各樣的智能設(shè)備改變著我們的生活，而無線傳輸在這些智能化發(fā)展中占有不可或缺的地位。在無線網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)終端間的數(shù)據(jù)傳輸媒體主要有無線電波，但由于無線電波存在衰減，并且頻率越高，無線電波隨距離衰減越快，因此高工作頻率將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中基站的覆蓋范圍十分有限，針對(duì)這一點(diǎn)，在現(xiàn)有的無線電波的傳輸基礎(chǔ)上，采用中繼的方法，可以讓覆蓋范圍變得更加廣泛，提高了無線傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域。

二、無線中繼簡(jiǎn)介

所謂的無線中繼，就是能夠?qū)o線發(fā)送方發(fā)來的無線信息轉(zhuǎn)發(fā)出去，讓無線目標(biāo)終端能夠接收到發(fā)送端的信息。

在一條鏈路中，無線中繼可以有多個(gè)，并不是只允許一個(gè)無線中繼的存在。無線中繼越多，傳輸?shù)臅r(shí)間越長，但傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)。在一條無線中繼鏈路中，無線終端是可以實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)的，只要無線模塊既能收，又能發(fā)。傳統(tǒng)的能多無線模塊，很多都是要么只能收，要么只能發(fā)送的；還有的雖然收發(fā)功能都具有，但是收發(fā)轉(zhuǎn)換需要用戶轉(zhuǎn)換，使用起來很不方便。筆者使用過成都億佰特公司的無線模塊，該公司模塊都是收發(fā)一體的，使用起來很方便，模塊不發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，就是接收狀態(tài)，就可以接收同頻段的無線信號(hào)；在模塊收到用戶設(shè)備通過串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的時(shí)候，我們就自動(dòng)切換到發(fā)射模式，將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換收發(fā)。使用這類無線收發(fā)模塊，就能夠組成一個(gè)雙向傳輸?shù)臒o線中繼鏈路，實(shí)現(xiàn)長距離的傳輸。

三、無線中繼的實(shí)現(xiàn)

無線中繼的實(shí)現(xiàn)也是很簡(jiǎn)單的，成本也相對(duì)比較低，下面以成都億佰特?zé)o線模塊為例進(jìn)行闡述。

成都億佰特的無線收發(fā)模塊是轉(zhuǎn)串口的，通過串口就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，用戶無線編寫驅(qū)動(dòng)程序，往模塊串口發(fā)送數(shù)據(jù)，模塊就能啟動(dòng)發(fā)射，接收端收到數(shù)據(jù)后，通過串口把數(shù)據(jù)打印出來，對(duì)用戶來說，使用起來是很方便的，用于實(shí)現(xiàn)中繼，也是很簡(jiǎn)單方面的。

如圖，如果無線終端A需要發(fā)送數(shù)據(jù)給無線終端B,由于傳輸距離太遠(yuǎn)，A直接發(fā)送給B，B無法收到，這種情況下就可以依靠中繼實(shí)現(xiàn)A傳輸給B。實(shí)現(xiàn)中繼主要有兩種，一種是中繼采用呆MCU的方法，另一種是中繼不帶MCU的方法。兩種方法各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。

1．中繼帶MCU的無線中繼方法

中繼帶MCU的可以使用透?jìng)骰蛘叨c(diǎn)傳輸。

透?jìng)骶褪峭ㄟ^串口給電臺(tái)發(fā)送什么數(shù)據(jù)，接收端收到后就輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。如A終端要講數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹終端，中間在有多路中繼N1N2N3N4N5...Nn的情況下，由于中繼帶MCU，第一個(gè)中繼收到A終端發(fā)來的數(shù)據(jù)后，就需要改變自己地址和N2一致，將數(shù)據(jù)傳遞給N2，N2收到數(shù)據(jù)后，改變地址傳遞給N3，直到Nn改變自己的地址傳給B終端，才算單向傳輸鏈路完成。

定點(diǎn)模式實(shí)現(xiàn)中繼傳輸相對(duì)而言受包長限制，但是節(jié)約了地址等設(shè)置的時(shí)間，理論上傳輸相同的中繼個(gè)數(shù)，時(shí)間短很多，但是受分包影響，每次傳輸字節(jié)不能超過包長。每次傳輸?shù)臅r(shí)候，需要發(fā)送端加上下一目標(biāo)端的地址和信道，下一個(gè)目標(biāo)端才能收到。

2．中繼不帶MCU的無線中繼方法

不帶MCU的中繼方法只能采用定點(diǎn)模式，不能使用透?jìng)髂Ｊ?。由于中繼沒有MCU，是將中繼的RX TX短接實(shí)現(xiàn)中繼，因此只能使用定點(diǎn)。并且，中繼個(gè)數(shù)越多，單包攜帶的有用數(shù)據(jù)越少，這種傳輸方法速度快，成本低，但是傳輸數(shù)據(jù)量少，發(fā)送端所帶的協(xié)議字節(jié)隨中繼個(gè)數(shù)增多而增多。

總的來說，不同的中繼方法，優(yōu)缺點(diǎn)都不同。中繼帶MCU的適合多級(jí)中繼，但是成本相對(duì)高些，傳輸距離也要遠(yuǎn)些；不帶MCU的中繼方法成本要低些，但中繼數(shù)量受限，傳輸距離相對(duì)也受限。用戶在選擇上可以更具實(shí)際情況來進(jìn)行選擇中繼方案。

以上所描述的中繼方法都是基于成都億佰特?zé)o線數(shù)傳模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行闡述的，需要使用無線模塊實(shí)現(xiàn)中繼方法的各位用戶可以去億佰特官網(wǎng)及淘寶店鋪選擇。