低功耗無線模塊超遠距離無線傳輸實現(xiàn)中繼的方法

一、無線中繼發(fā)展背景

近年來，隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，人們開始進入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的智能社會，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，針對這一點，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，并不是只允許一個無線中繼的存在。無線中繼越多，傳輸?shù)臅r間越長，但傳輸?shù)木嚯x越遠。在一條無線中繼鏈路中，無線終端是可以實現(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)的時候，就是接收狀態(tài)，就可以接收同頻段的無線信號；在模塊收到用戶設(shè)備通過串口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)的時候，我們就自動切換到發(fā)射模式，將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，完全實現(xiàn)自動切換收發(fā)。使用這類無線收發(fā)模塊，就能夠組成一個雙向傳輸?shù)臒o線中繼鏈路，實現(xiàn)長距離的傳輸。

三、無線中繼的實現(xiàn)

無線中繼的實現(xiàn)也是很簡單的，成本也相對比較低，下面以成都億佰特無線模塊為例進行闡述。

成都億佰特的無線收發(fā)模塊是轉(zhuǎn)串口的，通過串口就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)，用戶無線編寫驅(qū)動程序，往模塊串口發(fā)送數(shù)據(jù)，模塊就能啟動發(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，對用戶來說，使用起來是很方便的，用于實現(xiàn)中繼，也是很簡單方面的。

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，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現(xiàn)A傳輸給B。實現(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。

1．中繼帶MCU的無線中繼方法

中繼帶MCU的可以使用透傳或者定點傳輸。

透傳就是通過串口給電臺發(fā)送什么數(shù)據(jù)，接收端收到后就輸出對應(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。

定點模式實現(xiàn)中繼傳輸相對而言受包長限制，但是節(jié)約了地址等設(shè)置的時間，理論上傳輸相同的中繼個數(shù)，時間短很多，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候，需要發(fā)送端加上下一目標端的地址和信道，下一個目標端才能收到。

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模式，不能使用透傳模式。由于中繼沒有MCU，是將中繼的RX TX短接實現(xiàn)中繼，因此只能使用定點。并且，中繼個數(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)隨中繼個數(shù)增多而增多。

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

以上所描述的中繼方法都是基于成都億佰特無線數(shù)傳模塊的基礎(chǔ)上進行闡述的，需要使用無線模塊實現(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。