无线设计技术中的关键步骤设计指南

　　要使一种方案具有秘密武器或使其有别于竞争者，无线可能是一种非常好的选择。只要遵照几个关键指南，你就能达到无线工程师的水平。

　　作为参考，此处的“短距离无线”不是指手机或WiMAX，而是包括你听说过的所有技术，如蓝牙、IrDA、ISM、 Wi-Fi和 ZigBee，以及其他一些值得提及的专业设计。本文可以作为你未来方案的经典。特别是，看看覆盖260～470MHz频带的15.231，以及覆盖常用的902～928MHz 频带的15.249。

　　设计步骤

　　第一步：明确应用和特点

　　像任何设计冒险一样，无线设计的第一步是明确应用并定义参数。究竟想要做什么?将它写出来。

　　遥感勘测包括住宅/建筑物环境检测、自动读表、医学、汽车(温度、轮胎压力)，以及工业传感器监测，是更流行的应用之一。另外很受欢迎的应用场合是远程控制车库门、玩具、远程无钥匙进入、HVAC、安全/报警以及工业控制。

　　第二步：定义关键特性

　　定义项目的重要特性很关键，这些特性包括理想距离、环境、功耗限制、是固定还是便携?调制信号(是模拟还是数字?)、需要收发器而不是只要发射器或接收器、输入、输出、接口、以及其它相关技术指标。某些性能测量，如位差错率或可靠性，如果使用，也应包含在内。需要特别关注的关键技术指标包括：

　　距离：短距离无线技术覆盖的距离范围很大，从数英寸直到很多英里范围。需要具体确定距离范围，或者至少定出尽可能接近的距离范围，因为这些信息决定了所选的技术。

　　环境：是室内还是室外?发射器和接收器之间的视线是否很好，或者还是穿过墙、地板或树木?环境是否充满了来自电器系统和设备(如马达或者附近工作的其它无线设备)的噪音?一般情况下，频率越高，距离越短。

　　连接：是点对点通讯(P2P)、点到多点(P2M)还是多点到点(M2P)通讯?当然，单个P2P连接用起来最简单。但是，应用可能需要多个监测点，如在遥感勘测中就要采用M2P。或者，如果必须从一个地点控制多个设备，就要采用P2M。此外，要考虑连接是单工(单向，播放)还是双工(双向)，是半双工还是全双工?

　　信息类型：信息源是模拟的还是数字的?目前，大多数信息源都是数字码或称数据，但如果本质是模拟的话，也可以处理。需要模数转换和数模转换。在15.231节，在260MHz～470 MHz频段，只能发送短数据脉冲。此外，不允许发送声音或视频信息。但可以以模拟或数字形式在902～928 MHz频段传送声音、视频或任何其它信息。

　　数据率：需要的最大数据率是多少?大多数遥感勘测和控制的数据率都非常低，小于100 kbps。不过，也可以达到几百兆位每秒的数据率。

　　网络：项目是一个简单的P2P连接还是网络的组成部分?联网就要与某一主机或者一个或多个其它节点会话。需要mesh网络吗?

　　安全：无线连接要涉及关键数据的保护吗?这些要求会影响到协议和技术的选择。

　　协议：需要兼容特定协议和标准，如蓝牙、Wi-Fi或 ZigBee吗?或者还是自己设计协议来满足应用要求吗?

　　接口：需要哪种数据接口(RS-232、SPI、USB 等)?对于简单应用，可能只需要微控制器上的一个总线。

　　功耗：如果设备为远程或便携式，电池使用寿命是一个关键因素。需要选择具有休眠模式和低占空比工作的芯片或模块和协议，以最大限度延长电池寿命。

　　第3步：选择技术

　　根据上面列出的技术指标，使用这个表选择要采用的技术。你可能会发现只有一种适合，或者可以使用两种或更多。该表可帮助你找到特定选择，选择时还需要考虑其它另外几个因素。

　　蓝牙是应用最为广泛的无线标准，比Wi-Fi广泛10倍或者更多。蓝牙技术的成功主要与手机和手机耳机应用有关，而在多种其它应用(如计算机外设)中也有蓝牙技术。最主要的是，蓝牙是远程耳机和扬声器及其它音频应用中首屈一指的音频无线技术。

　　蓝牙具有广泛的速度选项。基本数据率为1 Mbps，但也可以选3 Mbps增强型数据率(EDR)。2008年之后，对视频和其它非常高的数据率需求，将会出现一种数据率达480 Mbps的超宽带版本。

　　最后，蓝牙能够满足基本联网。可以与称作微微网(piconet)中的其它7个蓝牙节点会话。这些节点依次在更多的扩展分散网中互相会话。

　　虽然蓝牙在许多应用中都具有巨大潜力，但不是对所有应用都适合。由于蓝牙协议及相关堆栈都很复杂，对某些简单应用就是多余的。然而，对某些预先确定的应用，如音频，其正式化的概图和认证是其它技术所无法比拟的。

红外(IR)无线技术，跟蓝牙一样，它们的应用比你能想象到的要更广泛。事实上，世界上每种远程控制都采用IR。IR工作很出色，并且成本很低。最大问题是范围很有限，另外，视线路径也必须畅通无阻。理想范围是±15°锥型1米范围，