近距无线设备协议设计的综合考虑

四、差错处理

　　如前所述，RF链路环境下的误码率通常远高于有线链路，因此无线协议必须能进行差错处理。此外，还必须采用差错检测和纠错技术实现容许的误码率。

　　更为重要的是，软件必须具有防止误码的能力或纠错的功能。没有收到数据时，无线接收器将输出噪声。通常可利用软件将有效数据从噪声中分离。在RF领域，这称为静噪功能。

　　数据包起始部分是一串被称为前同步码的1、0交替序列，前同步码是无线接收器与输入数据同步所必需的，收到前同步码就表明有人希望同设备进行通信。

　　为了检测前同步码的结束和数据的起始，可采用同步字。同步字由与前同步码形成对比的固定位图组成，而且还可以过滤掉误码的数据包。如果没有正确地接收同步字，软件将重新搜索有效的前同步码。

　　收到同步字后，典型的数据包将包含报头信息，如源地址、目的地址、数据长度等，之后才是有效的数据载荷。

　　许多应用系统不允许RF链路中存在原始误码率，降低差错数目的第一步是采用误码检测技术。误码检测的方法很多，但最常用的方法是以循环冗余校验（CRC）的形式添加数据校验和。CRC可提供远比原始方法（如奇偶校验）卓越的误码检测功能。根据应用的不同，检测到的差错可通过忽略误码数据或请求重传进行处理。

　　当采用RF链路时，必须意识到数据包可能丢失。干扰可混淆有效数据包，而处理该问题的简单方法则是采用数据包计数器。数据包可包含随发送消息数目增加而不断增加的计数器域，这样当数据包丢失时，接收器就能检测到并采取适当的措施。

　　更复杂的差错处理方法是采用前向纠错（FEC）技术，这就必须在数据包中添加冗余数据。在此基础上，接收器可析取无误码数据，即便数据包中存在误码。当然，所能承受的误码率也有限制。误码通常以脉冲信号的形式存在，因此几个连续位可能出现错位。这样，在编码之后纠错将需要对数据进行交织处理，以消除脉冲误码。当同FHSS一起使用时，该技术尤为有效。只要数据交织和纠错充分，接收器就能接收数据，即便干扰阻塞了某些频率。复杂的系统甚至可利用自适应跳频技术完全避免频率阻塞。

　　在非相干FSK解调器中，误码随信噪比变化的规律。信噪比由接收器密度和接收信号的强度决定。图5还显示了误码率随信号强度变化的规律。例如，10-2与10-3之间的差异对应于2dB。在实际中，如果能将纠错能力从10< sub/>-2提升至10< sub/>-3（假定应用中所需的误码率为10< sub/>-3），这意味着必须具有30％的裕量。

　　
五、链接范围

　　实际链路范围是RF链路中最重要的参数。虽然硬件决定了管理链路范围的大多数参数，但软件也同样重要。只需简单地编写对输入数据进行过滤的软件即可将无线系统的范围扩大4倍并改进时序精确度。如果硬件不对输入数据进行过采样和滤波，就需要采用软件实现。良好的误码处理也可以改进系统的实际应用范围。

　　误码率是无线接收器所接收信号强度的函数，而信号强度则部分由接收器和发送器之间的距离决定。RF设计人员可采用链路预算方法来计算损耗及接收器剩下的信号强度。与其它传输媒介相比，RF系统的损耗较高。对于短程链路，发送器和接收器之间的总损耗通常介于50dB至120dB之间。

　　干扰通常会降低链路的范围，只有非常强的干扰才会导致RF链路完全失效。尽快对无线产品进行一些现场测试无疑非常必要，因为通过测试产品在不同环境下的行为即可考察实际干扰下的链路性能。

　　
六、结论

　　无线系统设计完全不同于有线系统设计，不要期望原始的RF链路对任何应用都完全可靠，协议需要采取措施以将误码率降至可接受的程度。很多不太了解RF设计的人都对原始RF的误码性能具有一些不切实际的幻想，请记住即便是有线通信系统通常也需要采用差错控制和处理措施。

　　有了良好的软件和硬件设施，系统将比较可靠，而用户自然也乐在其中。在编写采用RF链路的嵌入式系统软件中，大部分工作将用于保障系统的可靠性。即便系统在实验室能可靠工作，但现场仍然可能失效，例如系统遭受其它采用相同频谱的RF设备的干扰。避免这类问题的最佳途径是增强系统的容错和干扰处理能力并在实际环境中进行现场测试。一般而言，尽量预测出可能出现的误码，就能使代码具有较强的鲁棒性。