隨著短距離無線數據傳輸技術的成熟，功能簡單、攜帶方便的嵌入式無線產品得到廣泛應用，對于(中國)設計工程師來說，怎樣設計無線傳輸協議已經成為設計過程面臨的一個挑戰。本文從擴頻技術、頻譜管理、協議層設計、差錯處理、鏈接范圍等方面探討了設計協議過程中需要綜合考慮的問題。

    短程無線設備(srd)在較小的物理區域內通信，數據率和工作電流均低于大型產品，并且功能也相對簡單，它被廣泛應用于車門遙控開關系統、簡單家用自動化設備和無線游戲控制器。

    與srd系統相比，高端系統可采用先進和復雜的協議棧實現。這些軟件協議棧可從第三方供應商購買或嵌入硬件。而設計srd時，嵌入式開發人員通常可設計小型定制協議并直接對硬件進行訪問，srd的協議棧通常比較簡單，本文介紹適用于短程無線設備的協議設計策略。

    一般來說，射頻鏈路與有線連接在諸多重要環節上完全不同：1. 射頻鏈路是通過相同的傳輸媒介空氣來傳播無線電信號；2. 誤碼率比常規有線系統高幾個數量級。由于存在上述差異，rf鏈路的可靠性比有線鏈路低。為了建立可靠的無線通信鏈路，可以采用tdma和fdma技術。

    時分多址(tdma)技術可使不同的設備在不同的時刻“同時”占用同一段頻譜，這通常可以通過為不同的發送器分配特定的時隙和編碼加以實現。圖1顯示了可被兩個設備在一段時間內共享的帶寬。

    基本時間分片的機制之一是載波偵聽多址(csma)技術。csma不分配固定的時隙，而其基本原理同人與人之間的禮貌交談并無二致：在試圖插嘴之前，必須等待同伴停止說話。正常的csma設備可實現某種形式的發送前偵聽(listen-before-transmit)功能，這樣當另一設備正使用信道時，csma設備必須等待。當然，如果兩個或更多發送器同時捕獲了公共信道，將有可能產生沖突。

    頻分多址(fdma)技術將可用的頻率帶寬拆分為具有較窄帶寬的子信道，如圖2所示。這樣每個子信道均獨立于其它子信道，從而可被分配給單個發送器。其缺陷是子信道之間必須間隔一定距離以防止干擾，頻帶利用率不高。

    fdma的最大問題在于較窄的信道限制了數據傳送的速率。窄信道還需要更好的無線濾波，這進一步增加了系統成本。同樣，信道間還可能存在潛在的噪聲，因為較強的帶外(out-of-band)噪聲可能干擾我們希望接收的微弱信號。

    擴頻技術

    在跳頻技術中，發送器從一個子信道“快步”跳躍至另一子信道。該技術最早被美國軍方采用，后來的事實表明擴頻技術也同樣適用于民用系統。擴頻技術具有兩大優勢：1. 擴頻系統比其它傳統系統更抗干擾；2. 擴頻技術可用來提供多種接入功能。

    目前主要的兩種擴頻技術是跳頻(fhss)和直接序列擴頻(dsss)技術。這兩種技術均以自己的方式支持多種接入方式。對于fhss，每個發送器均可使用不同的跳頻序列，這樣即可同其它的發送器共享相同的帶寬(如圖3所示)。fhss的優點是頻率順序可以自適應，從而防止較強的干擾。

    dsss系統通過數據信號與擴頻碼的異或(xor)運算獲得信號能量擴展。系統可采用幾種不同的擴頻碼支持多路接入，這就是碼分多址(cdma)技術。為使直接序列多路接入機制正常工作，所有發送器的功率電平均應保持一致，否則弱信號將被強信號阻塞。圖4顯示了這一機制。兩路dsss信號在相同的頻帶上發送，接收器通過信號處理即可利用已知的擴頻碼析取發送器傳來的數據。

    應用中采用何種無線技術取決于多種因素。當然，tdma和fdma比擴頻更容易實現，因此如果可能，您將會很樂意采用其中一種方法。

    如果設備不需要頻繁傳送信號，那么tdma自然就是最佳選擇，因為傳送越少意味著沖突越少。此外，無線電管理當局可以通過限制允許傳送的占空比來要求tdma工作于特定波段。

    另一方面，如果希望每個發送器都具有連續的