发布时间：2023-10-11 17:47:06
绪论：一篇引人入胜的无线通信技术基础，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
主流的短距离无线通信技术包括Wifi、紫蜂(Zigbee)、蓝牙技术(Bluetooth)、以及运行于ISM频段的2.4GHz射频（RF）与433MHz的RF频段；这些无线通信技术各具优缺点，但是有一个共同的特点，既短距离无线通信部件工作时的功耗相对可穿戴设备、智能家居等智能硬件的其他部件的功耗来说是耗能最大的部分，一般来说短距离无线通信系统发射功率在20mAh上下，而智能硬件特别是可穿戴设备等除了无线通信电路外的其他电路的总功耗占比很小，也说是无线通信电路在正常工作下占用了很大的功耗。无线通信距离与发射功率息息相关，若是为了降低功耗而把发射功率降低则影响到通信距离与通信可靠性；然而在智能硬件中一般是传感量的采集与上报，都采用定时上报方式，也就是系统大部分时间是工作在空闲状态，故每次数据通信业务都是很短时间内完成，如果能将设备在等待时间里将无线通信部分的功耗节省下来，将大大降低智能设备的功耗。基于上述问题首先对智能硬件中的短距离无线通信电路的功耗进行分析与介绍，并给出现有技术中常用休眠方法，提出一种分时可中断休眠的处理方法，最后通过实际产品应用验证了该方法的可行性。
1功耗分析
如图1所示为智能硬件的系统组成框图，包括了传感数据采集（传感器）电路、主控电路、控制输出电路、短距无线通信电路等，一般讲由主控制电路定时去采集传感器数据，并对采集到的数据分析后，通过控制输出电路控制灯光、微型电机等设备，或者通过无线的方式上报所集的数据；因此可以将上述电路按使用时间分为长期使用、定时使用、按需使用三种，以上智能电路模块中，主控电路可归为长期使用的电路，参数采集电路归为定时使用电路，而短距离无线通信电路与输出控制电路则归为按需使用。下面通过表1所列的数据，对在智能硬件中使用较多的几款主流微型控制器与短距离无线通信芯片的功耗数据进行对比，通过对比可知，采用BlueTooth通信技术的系统在运行时消耗的电流近10mA，若是采用Zigbee通信技术的系统在运行时微控制器与无线通信消耗的电流则达到20mA以上；若采用WiFi通信技术的通信系统则消耗的电流更高，通常达到百毫安级；因此在智能硬件系统别是智能穿戴设备中，其电池容量普遍是在1000mAh以下的，即使以1000mah的电池供电，在无功耗处理的连续工作状下，可供蓝牙系统使用100小时，可供zigbee系统50小时，而可穿戴设备要求续航时间达到数天以上甚至是数月之久，显然无法让上述耗电电路一直工作。在智能硬件中无线通信电路成为设备能量消耗的核心，通常讲在无线通信距离无法改变的情况下，仅通过选择低功耗器件来降低硬件待机消耗[1]是无法根本解决，因此需要在软件技术层面加以进一步优化功耗来解决。现有技术中对无线通信电路功耗处理的软件方法分为两种，一种是在MAC层上通过协议[2]上的优化来改善功耗，如通过CSMA载波监听防止通信过度竞争与通信碰撞，或者减小通信包的冗余来减小能耗，受限于协议基本架构的不可变性，这种通过在网络协议上进行优化而降低功耗的收效甚微。另一种方法是利用嵌入式系统的功率控制技术，这种方式当前最常用的方式是定时周期性休眠与唤醒策略[3]，如图2。周期性休眠唤醒图在一个工作周期T时间内T0是深度睡眠时区，其占据整个工作周期T的80%以上，期间工作电流降低到微安级，待定时间到达后，唤醒系统进行数据采集与处理上报等工作，这个工作时间T1极短，但是工作电流达到数十毫安，待数据处理完毕，进入短暂的空闲时间T2后，系统重新进入低功耗的深度睡眠状态。这种低功耗处理方式可以较好的处理具有一定时间周期的数据采集与上报系统中的功耗[4]，这种系统一般是单向无线通信的工作系统，但是随着用户需求的增加以及技术发展，当今的可穿戴设备如应用于智能鞋服中的可戴设备即要求续航时间长又要求可以双向实时无线通信，对于需要双向无线通信的工作模式且对实时性要求较高的系统而言，周期性休眠唤醒方法显然无法胜任更低功耗的处理要求。针对上述低功耗处理存在的问题，本文提出可中断休眠唤醒方法，智能设备可以根据当前的硬件状态选择休眠的状态，如一个穿戴在正在运动的人身体上的智能硬件，此时可根据运动状态来启动数据实时采集与上报的双向通信模式，若是静止则进入休眠状态，若是长期静止则进入深度休眠，而设备可以随时由一个外部事件激活或唤醒。
2可中断休眠唤醒
可中断休眠唤醒与周期性的休眠唤醒具有明显的不同，其中周期性的休眠唤醒采用定时休眠与定时唤醒的方式，其时间相对固定，对于需要双向人机交互的系统而言，其显得极不便利。而可中断休眠唤醒可通过外部事件来临时将设备从休眠状态中唤醒，外部事件可以是运动信息、无线激活信号、机械触发也可是外部自然的因素等。可穿戴设备集成传感器、无线通信电路等硬件电路，由于体积限制只能采用小容量电池，其佩带在人体身上，与人的交互频繁密切，即使采用低功耗器件，若是长时间工作，电能也将在数小时内耗完，故可穿戴设备对低功耗处理要求更为严格，因此低功耗处理除了选用低功耗器件外，使用可中断休眠唤醒的方式对于智能硬件尤其是智能穿戴设备而言尤为重要，如图3可中断休眠时序图，T1、T6是设备处于工作中的耗能情况，T2时间是设备完成一次处理后将无线通信电路、传感器电路关闭使其进入浅睡眠状态；T0、T3、T5是设备进入深度睡眠的状态；从图3中可以看出设备只要空闲就进入休眠状态，当用户需要使用设备时可以通过唤醒电路随时唤醒，如进入充电模式时可在T3时刻唤醒设备进入浅睡眠状态；或者在任意时刻通过运动或者无线的方式唤醒设备进入工作状态。这种中断唤醒方式使得设备绝大部分时间处于休眠状态，用户可以按需的方式激活设备，并实现双向无线通信，实现灵活人机交互与控制，同时做到更省电；如图4可中断休眠唤醒状态转移图可将穿戴设备分的工作状态归为工作状态L0、浅休眠状态L1、深度休眠状态L2等三个等级。其中设备处于工作状态L0时，为设备工作状态其最耗电，此时无线电路开启可以正常通信；处理完数据可穿戴设备可以通过休眠处理进入低功耗的L1状态，此时设备上大部分的外设都处于关闭状，如无线通信模块，此时设备功耗下降到数毫安内；在工作状态L0时，用户也可以强制让设备进入L2深度休眠状态，此时外设全关断，MCU处于深度休眠状态，此时电流下降到几十微安以内；若长时间处于浅休眠L1状态时，系统将自动进入L2状态；此时可通外部唤醒事件将设备从L1、L2状态快速唤醒至L0状态。
3低功耗软件设计
可中断休眠唤醒方法在软件处理上通过实时监测设备状态，并判断当前设备所处的状态，针对不同的状态，采用不同的低功耗处理方法；如图5是软件处理程图，智能设备在完成数据处理与上报等交互工作后，将关闭无线通信电路进入浅睡眠状态，此时启动计时功能等待外部的触发，若长时间无其他操作或者唤醒事件，智能设备则进入深度休眠状态的超低功耗状态；而处于浅休睡眠与深度休眠状态下的设备均可以由外界唤醒信号唤醒进入到正常的工作状态。
4实验分析
本文中所采用的中断休眠唤醒方法，已经应用于一款无线双向控制的智能穿戴设备中，其硬件环境如下，主控芯片STM8S003，2.4G无线通信芯片XN297L，电池800mAh，用户一天累计使用该设备工作使用1小时。通过实验过得到结果如表2。T3T5T6T2T4T1时间：t电流：mAT0图3可中断休眠时间图休眠1休眠3休眠2唤醒唤醒唤醒深休眠L2浅休眠L1工作L0图4可中断休眠唤醒状态转移图唤醒唤醒是否数据处理关无线电路等进入浅睡眠由表2的实验数据可以得出，设备分别工作在定时休眠与可中断休眠模式下无论是工作电流还是休眠电流都相差不大，可以认为是由电流表读数跳动造成误差，因此可以认为它们的工作电流与休眠电流是相同的。通过计算可得可中断休眠方式除了工作1小时外，期间没有收到唤醒后全在休眠。而定时休眠除了工作的1小时外，在24小时里又累积工作了2.1小时，因此以800mAh容量的电池计算，采用定时休眠的方法每天耗电68.8mAH，可以续航11.7天。而采用可中断休眠的方法每天耗电23.9mAH，可以续航33天的时间。若是定时休眠的方法想延长待机时长，则需要增长定时周期，这势必造成用户体验性变差。可见采用可中断休眠的方法在长时间待机方面具有定时休眠方法不可比拟的优势。
5结论
本文重点介绍集成无线通信技术的智能硬件的休眠唤醒方法，通过分析现有的定时休眠唤醒技术的特点，提出了可中断的休眠唤醒方法，并通过产品验证了可中断的休眠唤醒方法在智能硬件尤其是可穿戴设备中可大幅提高电池续航的时间，同时在可中断休眠的过程中并没有影响用户对设备的控制，在不降低用户体验的前提下使产品整体功耗下降。
作者:林志堂 郭昌坚 张朋涛 单位:广州市天舟通信技术有限公司
参考文献
[1]陈万里,李伟,柴远波.无线Mesh网络超低功耗技术分析[EB/OL].(2013-04-08)[2017-6-21].
早在激光器诞生之前，无线光通信技术便受到了国内外科研人员的广泛关注，但由于找不到相对稳定的光源，所以无线光通信一直受到技术上的制约，无法取得更好突破性的进展。而后，激光器诞生，无线光通信技术终于获得发展源动力，开始在通信领域内进行跨越式的飞进。但在目前的研究工作中，纵使无线光通信技术得到了激光器的帮助，找到了稳定的光源，但通信效果差这一新问题又给无线光通信技术带来了新的挑战。
1、无线光通信技术的定义和特点
随着通信网建设的发展，局域网以及千兆以太网开始快速增长，将这些高速的局域网和千兆以太网连接到运营商的通信网络，必须依靠容量巨大的接入网络。当前有很多接入技术可供选择，比如光纤、微波、XDSL等，但光纤敷设时间长及高额投入限制了普及；微波技术日渐成熟，但这种接入方式需要高额的初始投资，对业务提供商而言，这种接入方式不很经济；而自由空间光通信FSO，作为一种新兴的宽带无线接入方式浮出水面，是解决宽带网络“最后一公里”的传输瓶颈的有效途径，FSO的出现引起了业界广泛地关注。
无线光通信技术，也可称为自由空间光通信技术，英文简称FSO，其实质是指利用激光作为信号载体，采用点对点对接方式来实现信号传递和接收的一种自由通信方法。无线光通信技术不需要借助光纤，仅仅只依靠空气来实现信号连接。比起其他通信技术，无线光通信技术具有着高带宽、部署速度快以及经济实用、费用合理等优点。由于无线光通信技术借用通信设备的发光二极管或激光二极管为稳定光源，所以无线光通信技术具有的“无线光纤”的美誉。
综合分析，相比于其他通信技术，无线光通信技术具有以下几大优点：一，首先是，无线光通信技术采用激光作为其通信信号的载体，而激光因为具有发射光线集中的特点，所以能传递更多的通信信号，并保证信号传递的稳定性，从而提高通信质量；二，无线光通信不容易受到频率的干扰和管制。通常情况下，无线光通信的工作频率维持在360THz，属于超高频率，因此无线光通信设备在运作时一般不会受到其他信号的干扰，也不用使用相关的频率资源是；三，无线光通信的流量比较大，当前人们所使用的无线光纤具有超大、超强的数据传输功能，不仅传输速度快，传输容量也相对较大，就现阶段投入使用的光通信设备来说，该设备的最快数据传输速度可高达3.5Gb/s。
2、无线光通信的信号处理
不管是无线光通信技术，还是其他类型的通信技术，通信信号处理始终是实现通信的先决条件。而对于无线光通信技术来说，其技术之所以能够实现信号的稳定传递和大容量运输，主要原因还是因为其具备着先进而优越的信号处理技术。下面就无线光通电中的信号处理技术作浅要探析。
2.1 数字信号的处理流程
（1）采样。采样是无线光通信信号处理工作中的第一个环节。鉴于无线光通信其实是一种模拟模拟数字化技术，所以在开展模拟信号数字化工作之前，要先将需要传递的数据信息或信号作离散处理，将原来的连续性时间信号离散开，使信号保持离散状态。从频谱上来看，采样的过程实际是带限信号频谱搬移的过程，即信号频谱搬移到以WS、2ws…为中心的上下两边的位置，因此，可以考虑利用信号过滤器提取一段信号频谱，从而有效恢复原来信号。语音信号的采样频率一般为8kHz，设计中所采用的就是8kHz。
（2）量化。通过量化程序，能够将连续有规律的信号转换成无规则的信号。在PCM数字化过程中，通常利用二进制数字码来表示采样值，而二进制数字码代表的样值十分有限，因此要用有限数量的样值表示原模拟信号无限各幅度采样值就需要进行量化。通过量化处理，能够将样值划分为一定数量的小段落，利用段落内某个值来表示样值。量化间隔大小不定，可以相同也可以不相等，如果间隔相等，则称为均匀量化，否则称之为非均匀量化。为了有效提高通信质量，降低外部环境的干扰影响，采用压缩和解压缩方法来实现原始信号非均匀量化。在编码位数保持不变的前提条件下，可先放大较小信号，放大程度视信号大小而定，信号越大放大倍数相应递减。实际中常用的非均匀量化方式有我国和欧洲使用的A律，以及美国、日本、加拿大等使用的u律，由于A律和u律是有理想对数压缩律转化而来的因此通常A律13折线压缩律和u律15折线压缩律分别作为它们的代替。
（3）A律压缩量化。非均匀量化过程要按照信号大小来选择恰当的间隔距离。一般原则：当输入信号大时，量化间隔大；输入信号小时，量化间隔小。这样可以改善小信号输入时的信噪比，增加动态范围。
2.2 无线光通信中语言解码方法分析
（1）比特流的解包和纠错。解码器将接收到的数据包，按一定的规则分成不同的编码。不同的音频格式对应不同的解码技术和过程，通常先对基音周期进行解码，因为基音周期含有清浊类型的信息。
增益的修正。对于无背景噪声环境下的输入信号，解码后的增益必须进行一定数量的衰减。在决定第一增益G1的衰减之前，先对背景噪声Gn进行估计，如果当前帧的参数是用上一帧的参数代替的，就不用对噪声进行抑制，自适应谱增强也要用到背景噪声的估计。
（2）参数的插值。由于每帧语音只传输一组参数，考虑到一帧内可能有不止一个基音周期，因此要对接收到的参数进行从帧到基音周期的转换和插值。MELP的参数在合成时都要进行基音同步的插值。这些参数包括增益、线谱对频率、基音、抖动标志、傅氏级数幅度值、混合激励脉冲和噪声的系数，以及自适应谱增强滤波器的频谱倾斜系数。
（3）增益的校正。为了保证合成语音的连贯性，在一个基音周期内前10个样点的校正因子是当前帧的校正因子与前一帧的校正因子的线性内插值。
（4）脉冲整形滤波。脉冲整形滤波器是一个65阶的FIR滤波器。取一个固定的三角脉冲，其宽度是男性典型的基音周期。计算三角脉冲的DFT，对幅度谱进行归一化后再进行DFT反变换得到滤波器的系数，它具有减弱某些频带处周期性的作用。
3、结束语
综上所述，当前，无线光通信技术以其特有的优势已占据了通信领域中的最核心位置，并且随着科学技术的不断发展，科研人员对无线光通信技术的探讨和研究还将继续深入，无线光通信现有的缺陷与不足也会在研究中被不断改进和完善。总而言之，无线光通信技术未来的发展前景必然也将变得越来越明亮而宽阔。
参考文献
（2）开创电网发展新局面
将电网建设的安全责任落实到位，不断改革完善安全工作体系，致力于解决电网安全问题。在加速电网建设的同时，加强创新安全管理理念，不断规范管理制度，严格监督管理，推进应急体系建设，真正做到安全供电。在一些事故频发区域，加强安全防护措施，保持电网安全稳定的运行，确保电网安全稳定。
（3）创新管理技术
遵循电网运行的一般规律，不断创新管理技术，借鉴国内外先进的管理技术和管理理念，建立有效的工作机制，以发展为主线，全面提高整体调度能力，完善管理，从而使电网建设趋于科学化、规范化、合理化。此外，还要加强核心调度能力，保持技术规范与技术支持系统的统一、协调发展，实现电网建设的一体化。
（4）积极推进技术的创新
加大科研投入，致力于技术创新研发，提高数字化、信息化水平，开发安全可靠的电力无线通信网络。全景分布式的一体化调度支持系统是未来电力无线通信技术的发展方向，采用多防线、多层次的安全防御系统，实现电网的最优化，全面促进我国电力通信事业的发展。
（5）积极推进调度建设
首先，准确把握调度中心功能定位，正确认识国家电力通信事业，加强部署，统一决策，全面提高思想认识。第二，加强思想作风建设，将国家电网安全问题作为工作重点，改善服务质量，结合实际调度情况，加强整顿工作，充分发挥党的政治优势和模范作用。
