面向三网整合的多模无线模块设计与干扰抑制研究

摘要

通信技术的不断发展为各种基于通信技术的应用提供了技术基础，人们提出了“三网融合”的概念，三网融合是指互联网、有线电视网和电信网三者的融合，能为用户同时提供数据、广播电视和语音等服务。
　　 随着无线通信技术的发展，无线网络已经从WAN发展到MAN再到LAN和PAN，无线通信网络相对有线通信网络有着很多优点，其中短距离无线通信因为其自身的优势在无线通信中的地位变的越来越突出，出现了诸如Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth等常见的短距离无线通信技术。Linux是一个多任务、多用户的操作系统，它作为功能强大、开源的操作系统，在嵌入式领域的应用非常广泛，越来越多的嵌入式产品都是基于Linux平台的。
　　 本文以三网融合课题为背景，设计了支持WiFi，Bluetooth，ZigBee等多种无线接入方式的多模无线通信模块，它是三网融合家庭信息网关的重要组成部分，该模块实现了集Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee三种技术于一体的功能，实现了家庭无线覆盖，包括数据(Wi-Fi)、语音(Bluetooth)和家庭物联网(ZigBee)的无线覆盖。网关为基于ARM的嵌入式Linux平台，模块与网关通过USB通信。
　　 文章介绍了常用的短距离无线通信技术、家庭信息系统，然后针对家庭信息网关应用中的多模无线通信模块进行了设计。其中硬件设计部分包括电源管理、USBHUB以及Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee三种通信单元，软件部分包括通信模块的Linux驱动程序的移植，最后对通信模块内部三种同频短距离无线技术的相互干扰问题进行了分析并介绍了本文中采取的干扰抑制的方法。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究内容和章节安排

第二章 网关和短距离无线技术介绍

2．1 面向三网融合的家庭信息网关介绍

2．2 Wi-Fi

2．2．1 Wi-Fi概述

2．2．2 Wi-Fi技术特点

2．3 蓝牙(Bluetooth)

2．3．1 蓝牙概述

2．3．2 蓝牙技术特点

2．4 ZigBee

2．4．1 ZigBee概述

2．4．2 ZigBee技术特点

2．4．3 ZigBee协议栈介绍

2．4．4 ZigBee和IEEE 802．15．4的关系

2．5 常见短距离无线技术比较

2．6 本章小结

第三章 多模无线模块硬件设计

3．1 模块应用场景分析

3．2 多模无线通信模块总体设计

3．3 USB HUB+PMU+Wi-Fi子模块设计

3．3．1 Wi-Fi PMU部分原理图设计

3．3．2 USB HUB部分原理图设计

3．3．3 Wi-Fi部分原理图

3．4 Bluetooth+ZigBee子模块设计

3．4．1 ZigBee和Bluetooth供电部分原理图设计

3．4．2 ZigBee部分原理图设计

3．4．3 Biuetooth部分原理图设计

3．5 本章小结

第四章 多模无线模块驱动移植

4．1 Linux驱动移植介绍

4．1．1 Linux操作系统简介

4．1．2 Linux下USB驱动分析

4．2 Wi-Fi驱动移植

4．3 ZigBee驱动移植

4．3．1 Linux USB CDC类

4．3．2 ZigBee驱动移植

4．4 Bluetooth驱动移植

4．5 本章小结

第五章 Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth间的干扰抑制

5．1 Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth信道分布

5．1．1 Wi-Fi 2．4GHz信道分布

5．1．2 ZigBee 2．4GHz信道分布

5．1．3 Bluetooth 2．4GHz信道分布

5．1．4 2．4GHz信道重叠情况分析

5．2 Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth间的干扰问题分析

5．2．1 Wi-Fi和ZigBee间的干扰分析

5．2．2 Wi-Fi和Bluetooth间的干扰分析

5．3 Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth采用的干扰抑制方法

5．3．1 Wi-Fi中采用CSMA／CA和RTS／CTS技术

5．3．2 蓝牙中采用

5．3．3 ZigBee中采用的干扰抑制方法

5．4 Wi-Fi、ZigBee和Bluetooth间的干扰抑制处理

5．4．1 WiFi、ZigBee间已有的干扰处理方法

5．4．2 ZigBee信道选择

5．4．3 ZigBee固定信道

5．4．4 硬件设计上

5．4．5 ZigBee中应用心跳包

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 下一步研究工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文