李曙利

黑龍江電信國脈工程股份有限公司

淺談近距離無線通信技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

李曙利

黑龍江電信國脈工程股份有限公司

所謂近距離無線通信技術(shù)，就是我們經(jīng)常可以看到的NFC技術(shù)，NFC技術(shù)是短距離的通信技術(shù)，已經(jīng)成為Sony、NOKIA等主推的一種通信標(biāo)準(zhǔn)。這篇文章主要從NFC技術(shù)在各個方面的應(yīng)用，傳輸模塊以及NFC技術(shù)的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析解說。

近距離通信；無線網(wǎng)絡(luò)；關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

方便快捷的網(wǎng)絡(luò)使用會為消費(fèi)者帶來愉快的上網(wǎng)體驗(yàn)，所以無線網(wǎng)的廣泛使用也是發(fā)展過程中的必然結(jié)果。

2 NFC的應(yīng)用潛力

NFC技術(shù)更像是憑著感覺的直觀的網(wǎng)絡(luò)，雖說是一個不需要識別驗(yàn)證的隨意網(wǎng)絡(luò)，但NFC技術(shù)受到歡迎更是因?yàn)樗陌踩裕词故窃诖罅啃盘杺鬏數(shù)倪^程中，NFC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全仍然是得到保障的技術(shù)，讓使用者不管是用這一技術(shù)下的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行網(wǎng)上交易還是做金融理財(cái)，都不會泄露個人信息。NFC技術(shù)遍布在很多網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，保障了使用者不論是在家里還是在工作地點(diǎn)，還是在路上，都可以使用穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)，所有這些都只需要兩個技術(shù)的設(shè)備相互靠近，網(wǎng)絡(luò)連接功能就會啟動，既方便網(wǎng)絡(luò)的推廣，也方便大家使用。

2.1 電子票務(wù)

隨著電子產(chǎn)品的實(shí)用技術(shù)的更新發(fā)展，電話已經(jīng)不僅僅是打電話的機(jī)器，還可以輸入文字編輯短信發(fā)送給親朋好友，還可以用來網(wǎng)上購物或者為家庭消費(fèi)服務(wù)等。NFC技術(shù)之所以被廣泛使用就是因?yàn)樗诒Ｕ暇W(wǎng)絡(luò)暢通連接的同時，還保障了付款人的個人信息安全不被泄露。人們可以在安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之下放心的購物或者付賬單等。

2.2 移動娛樂

移動電話不僅是溝通的電話，現(xiàn)在還成功的發(fā)展成了游戲機(jī)的作用，不僅可以上網(wǎng)打游戲聽歌，還可以看電影團(tuán)購等等。NFC技術(shù)可以將不同使用者的需求通過網(wǎng)絡(luò)傳輸經(jīng)過辨認(rèn)后，迅速轉(zhuǎn)換成使用者想要的資訊。使用者可以隨時在網(wǎng)上觀看心儀的圖片，欣賞喜歡的歌曲，觀看想看的電影，也可以對這些信息通過NFC技術(shù)下載到自己的手機(jī)上。

2.3 商務(wù)旅游

NFC技術(shù)為廣大使用者解決了很多以前不能在路上解決的問題，例如，著急出差卻已經(jīng)買不到票耽誤了行程，NFC技術(shù)可以在網(wǎng)上迅速查到票的剩余情況并及時更新；在旅游的路上找不到路，NFC技術(shù)可以進(jìn)行定位；著急打車卻沒有空車，NFC技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)幫助使用者聯(lián)系車輛并自動定位。

3 NFC的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 調(diào)制技術(shù)

NFC的工作頻段是12.33-14.99MHz。為了保證NFC信號的頻譜范圍在13.56MHz頻段內(nèi)，NFC信號的波特率必須小于1Mbps。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率大于1Mbps時，只有采用多進(jìn)制調(diào)制才能滿足高速傳輸要求。如果采用多進(jìn)制ASK調(diào)制脈沖波形，則由于脈沖波形的調(diào)制度較低，多進(jìn)信號的分辨率很低，這將導(dǎo)致系統(tǒng)輸出信噪比的嚴(yán)重下降。多進(jìn)制差分相移鍵控可解決這一難題。DPSK信號是利用前后兩個相鄰碼元載波的相位差來傳送數(shù)字信息，而與載波的幅度沒有關(guān)系，因此調(diào)制信號的幅度在傳輸過程中始終保持不變。同時，在DPSK接收機(jī)中避免了復(fù)雜的相干解調(diào)，價(jià)格低廉、容易實(shí)現(xiàn)。因此在高速數(shù)據(jù)傳輸時，采用多進(jìn)制DPSK調(diào)制是一種理想的選擇。

3.2 信源編碼

隨著數(shù)據(jù)傳輸速率的上升，脈沖的寬度變得越來越窄，對電路的脈沖響應(yīng)要求也愈來愈高。為了減小電路的實(shí)現(xiàn)難度，在高速傳輸時可以采用Miller碼進(jìn)行信源編碼。它是Manchester碼的一種變形，Miller碼的平均脈寬要比Manchester碼寬，降低了編碼硬件的實(shí)現(xiàn)難度。

3.3 防沖突機(jī)制

如我們所知，NFC技術(shù)是兩個技術(shù)設(shè)備相互靠攏就可以開啟的網(wǎng)絡(luò)，但并不是隨便的兩個設(shè)備都可以靠攏，NFC技術(shù)在啟動之前，都是需要對周圍可以連接的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，看是否能夠有空閑的設(shè)備供自己與之想靠攏，這是NFC技術(shù)在工作之前必須要確認(rèn)的一個步驟，因?yàn)殡S便和其它設(shè)備相連，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)混亂，網(wǎng)絡(luò)突然斷開，設(shè)備與設(shè)備之間的聯(lián)系不緊密，會造成NFC技術(shù)的癱瘓。因此，在連接其他設(shè)備之前，NFC技術(shù)的設(shè)備通常都是先對周圍進(jìn)行掃描，當(dāng)周圍的射頻場小，也就是說掃描后確定有未連接的設(shè)備，在對其他設(shè)備進(jìn)行呼叫，相對近的設(shè)備會與這一臺設(shè)備相連，連接成為網(wǎng)絡(luò)。NFC技術(shù)中沒有那兩個技術(shù)設(shè)備是固定連接的，所以在確定了較近的設(shè)備正常工作后，會連接成為可安全使用的網(wǎng)絡(luò)。

3.4 傳輸協(xié)議

傳輸協(xié)議的設(shè)計(jì)主要考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行耘c可靠性。傳輸協(xié)議一般分為三個過程：協(xié)議激活、數(shù)據(jù)交換、協(xié)議關(guān)閉。

3.4.1 協(xié)議激活

協(xié)議的激活包含屬性的申請和參數(shù)的選擇，激活的流程分為有源模式和無源模式兩種。有源模式的協(xié)議激活流程為：

第1步：主呼啟動防沖突機(jī)制，進(jìn)行系統(tǒng)初始化；

第2步：主呼切換到有源模式并選擇傳輸速率；

第3步：主呼發(fā)送屬性請求；

第4步：被呼發(fā)出屬性響應(yīng)以回應(yīng)主呼的屬性請求，回應(yīng)成功后選中該被呼作為連接對象；

第5步：主呼如果檢測到有沖突發(fā)生，重新發(fā)送屬性請求；

第6步：如果被呼支持主呼屬性請求中的可變參數(shù)，主呼在收到被呼的屬性響應(yīng)后發(fā)送參數(shù)選擇請求指令，以改變有關(guān)參數(shù)；

第7步：被呼發(fā)出參數(shù)選擇響應(yīng)以回應(yīng)主呼的參數(shù)選擇請求，并改變有關(guān)參數(shù)（如果被呼不支持屬性請求中的可變參數(shù)，則不需要改變有關(guān)參數(shù)）；

第8步：利用數(shù)據(jù)交換協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。無源模式的協(xié)議激活流程與有源模式的協(xié)議激活流程基本類似，所不同的是在系統(tǒng)完成初始化后需要進(jìn)行單用戶設(shè)備檢測。

3.4.2 協(xié)議關(guān)閉

關(guān)閉協(xié)議包含信道的拆線和設(shè)備的釋放。在數(shù)據(jù)交換完成后，主呼可以利用數(shù)據(jù)交換協(xié)議進(jìn)行拆線。一旦拆線成功，主呼和被呼都回到初始狀態(tài)。主呼可再次激活，但是被呼是通過釋放請求指令切換到剛開機(jī)的原始狀態(tài)。

結(jié)語：

NFC技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用已經(jīng)不需要過多的用眼欲進(jìn)行表達(dá)，每一位使用者都是NFC技術(shù)的證明人，在網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展的社會，使用者對網(wǎng)絡(luò)的要求已經(jīng)不僅僅體現(xiàn)在網(wǎng)速上而已，在安心使用快網(wǎng)速的同時，我們更想要信息得到保護(hù)，安全性更是使用者關(guān)注的最關(guān)鍵的問題，所以，NFC技術(shù)定會成為將來網(wǎng)絡(luò)的主流網(wǎng)點(diǎn)。

[1]李冰琪.近距離無線通信技術(shù)及其應(yīng)用淺析[J].2012全國無線及移動通信學(xué)術(shù)大會論文集（上），2012（09）：408-411