【文章內容簡介】 點技術領域的基礎性原創(chuàng)關鍵技術上取得突破，擁有直序擴頻WAPI無線接入點產品技術自主知識產權，能夠為做強做大民族無線寬帶網絡產品設備制造業(yè)做出貢獻。二是推動江西某市高新技術產業(yè)升級和帶動相關產業(yè)發(fā)展的需要目前，某市正在加快高新技術產業(yè)聚集和企業(yè)集群的速度，以形成聚集優(yōu)勢，促進高新技術企業(yè)規(guī)模擴張，帶動高新技術產業(yè)升級，拉長產業(yè)鏈條。在某市高新技術工業(yè)園區(qū)，該公司是唯一生產網絡接入高端產品的企業(yè)。本項目建設，策應了某市“十一五”電子信息工業(yè)發(fā)展目標和要，為發(fā)展壯大某市高新技術產業(yè)，促進產業(yè)升級，帶動相關產業(yè)發(fā)展能夠起到很好的推動作用。同時，也有利于安排解決當?shù)匾徊糠秩说木蜆I(yè)，增加當?shù)氐呢斦杖?。三是增強某多媒體科技有限公司自主創(chuàng)新動力和企業(yè)持續(xù)盈利能力的需要某多媒體科技有限公司經過多年發(fā)展，已經具備了較強的基礎優(yōu)勢，目前處在積蓄待發(fā)狀態(tài)。從前面 “項目SWOT分析”可以看出，某多媒體科技有限公司在人才、技術、產品、市場等方面具有很大的領先優(yōu)勢，企業(yè)自主創(chuàng)新技術在與產業(yè)化融合過程中遇到的最大問題就是資金短缺。本項目的建設，將能有效破解這個瓶頸問題。某多媒體科技有限公司通過項目建設，進一步激發(fā)創(chuàng)新活力，加快企業(yè)自主技術創(chuàng)新，建立起企業(yè)的核心競爭力，增強企業(yè)持續(xù)盈利和生存發(fā)展的能力。綜上所述，在國家大力發(fā)展高技術產業(yè)化政策的引導下，該公司應抓住機遇，充分利用政策、技術、人才、市場等優(yōu)勢，實施直序擴頻WAPI無線接入點產業(yè)化項目，搶占行業(yè)和市場的制高點。項目建設是非常必要的。第二章 項目的技術基礎 成果來源及知識產權情況目前國內使用的無線寬帶接入設備均采用國外各大公司的產品，國家每年花大量外匯用于進口這些產品和設備，以Lucent、Cisco為代表的國外大公司紛紛進入國內市場，每年在中國的銷售額高達數(shù)億美元。這些國外產品的價格極其昂貴、利潤率也很高，從而加大我國網絡建設的成本。某多媒體科技有限公司從成立之初，就以前瞻性眼光確定了發(fā)展WLAN無線局域網系列產品，敏銳的感覺到該市場機會，因此在該公司成立的時候，就把研究和生產具有自主知識產權的無線寬帶接入設備作為該公司的重要戰(zhàn)略， 2002年產品立項后，該公司和浙江大學、成都電子科技大學等各大院校合作，研究開發(fā)了無線接入點，在2004年獲得國家向國內廠家提供的WAPI加密協(xié)議規(guī)范，并在該基礎上完成了符合WAPI規(guī)范的無線接入點研究，某多媒體科技有限公司擁有該產品的技術開發(fā)優(yōu)勢。某多媒體科技有限公司自主開發(fā)的產品無線接入點——YYTet系列無線局域網產品，產品的性能指標在國內同行業(yè)中處于領先水平，某多媒體科技有限公司制定了《某多媒體科技有限公司企業(yè)標準YYTetWLR無線局域網（WLAN）產品（Q/YYT012－2004）》。 已完成的研究開發(fā)工作及中試情況和鑒定年限項目的研究開發(fā)工作及中試情況介紹: 產品立項階段（2002年8月——2002年9月）某多媒體科技有限公司于2002年8月中旬正式立項研發(fā)無線寬帶接入設備，至2002年8月底完成產品的立項工作，并成立了研發(fā)小組。2002年8月中旬，立項研發(fā)無線寬帶接入設備。開始立項準備工作。2002年8月中旬2002年8月底，進行市場調研。，調制方式為DSSS直序擴頻，通訊速率為11Mbps，同時成立研發(fā)小組，采取項目負責人制，完成項目產品設計思路和產品功能結構框圖，并購置了電腦、頻譜儀、矢量信號發(fā)生器、開發(fā)軟件等開發(fā)與測試設備。 產品初樣設計階段（2002年9月2002年12月）從2002年9月起至2002年12月止，研發(fā)小組完成了項目產品的初樣設計，主要完成了產品的基本功能設計，使用了大規(guī)模的專用集成電路，使用了正交調制技術和直接序列擴頻技術，達到了局域網連接的基本功能要求，并做了橋接功能軟件的初步設計。2002年9月2002月10月，完成射頻電路的設計，制作射頻評估板，通過評估檢測，同時完成數(shù)字電路的設計，并開發(fā)系統(tǒng)軟件。2002年11月2002年12月，完成產品初樣電路圖的設計，繪制PCB圖，制作PCB ,同時開發(fā)出Firmware ，完成產品基本功能，包括數(shù)字信號調制和解調電路程序，PN碼的設計等。經過檢測，產品能夠達到所提要求，順利完成初樣設計，但是發(fā)現(xiàn)初樣的RF性能有一定問題，輸出增益為+14dBm，輸出頻譜帶外有雜散，輸入靈敏度高于70dBm，研發(fā)小組結束初樣對基本功能的設計，開始正樣設計。 產品正樣設計階段（2003年1月2003年4月）2003年1月，提出產品最新的設計思路，并設計內嵌ARM9的專用處理器，該集成電路內部RAM區(qū)大，這對本產品眾多的變量很有必要。外部選用232M的SDRAM。處理器內部所帶的硬件資源較多，可以減少CPU的外圍的硬件。為使系統(tǒng)功能更強大更新射頻電路的PCB Layout，制作PCB 。更新或重新闡述產品的性能指標，以符合市場需求，其中輸出增益值由典型值15dBm改為16dBm177。2dBm，輸入靈敏度由優(yōu)于70dBm改為優(yōu)于80dBm，傳輸距離由室外250米改為室外300米，增加了Bridge、AP Client、Repeater工作模式，并提出產品上位機管理程序的設計思路和程序框圖。2003年1月2003年3月，完成PCB ，同時完成Firmware ，除了接入功能（Access Point），增加了Bridge、AP Client、Repeater工作模式。成立了上位機軟件研發(fā)小組，開發(fā)出通過以太網口，采用TFTP模式的管理程序（AP Manager ），經過測試研究和比較，產品的輸出增益值達到18dBm，輸入靈敏度達到80dBm。但是天線的安裝位置和PCB天線不能滿足大規(guī)模生產的需要，同時會引起RF信號的反射和衰減。因此研發(fā)小組著重對天線的Layout 重新進行設計。2003年3月2003年4月，完成改進板PCB ，同時完成了Firmware ，優(yōu)化了軟件設計，簡化了軟件結構。同時改進了PCB天線的Layout，經過測試和使用，達到了批量生產的要求，RF的性能一致性比較好，至此完成產品的正樣設計， WAPI產品的開發(fā)（2003年9月2004年5月）2003年9月15日2004年5月，2003年5月，由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準WAPI，因此將所有開發(fā)投入到WAPI技術的開發(fā)中，提出產品最新的設計思路，加入WAPI的加密程序接口。2004年下半年，完成改進板PCB ，同時完成了Firmware ，優(yōu)化了軟件設計，簡化了軟件結構。同時改進了PCB天線的Layout，經過測試和使用，達到了批量生產的要求，RF的性能一致性比較好，至此完成產品的正樣設計，并已經初步開發(fā)了室內型和室外型。但是在2004年后期由于國際形式的變化，暫時停滯,將重點放在WLAN產品開發(fā)和生產上。WLAN產品目前已經正送相關部門測試，并已經小批量生產，并且在運營商中做試點使用。 開發(fā)中解決的技術難點在開發(fā)過程中，我們著重解決了無線調制技術（正交調制技術）、射頻電路的制作，將射頻電路整合，采用大規(guī)模集成電路完成射頻收發(fā)、頻率合成，低噪放大、I/Q調制等功能，完成直序擴頻技術、增強型橋接模式、頻率合成、I/Q調制等技術難點。取得豐富的射頻開發(fā)經驗，成功完成了YYTetWLRAP型無線接入點的設計開發(fā)工作。WAPI的方案選擇和最終的確定：我們集中攻關，排除了額外增加解密芯片的方案，直接在軟件上去制作軟件加解密方式。保證產品的成本和易推廣性。 開發(fā)結論YYTetWLRAP型直序擴頻無線接入點是在市場急迫需要具有自主知識產權和符合國家自有標準的WAPI無線寬帶接入設備的背景下花費了大量的心血和財力開發(fā)完成的。完成了前期的開發(fā)，已經正樣。在開發(fā)該型產品的時候，經歷了產品立項、產品初樣、產品正樣、產品中試等階段。重點解決了直序擴頻技術、正交調制技術、WEP加密解密運算、系統(tǒng)測試和質量體系保證的技術難點。目前的YYTetWLRAP型無線接入點（）已經開發(fā)成功。產品具有成本低廉、結構簡潔，安裝和維護簡便，工作方式多，適合各種無線組網的需求，通訊速率最大可達到54Mbps，可以構建點對點、點對多點、無線環(huán)路及混合拓撲模式，最大傳輸距離可達到50KM，并且具有射頻電路/數(shù)字電路一體化設計、增強型橋接功能等創(chuàng)新點。具備了替代進口國外同類產品的可能性。 技術或工藝特點以及與現(xiàn)有技術或工藝比較所具有的優(yōu)勢 整機硬件的總體方案及工作原理YYTetWLR型直序擴頻無線網卡和接入點（以下簡稱“無線接入點”）的原理框圖如圖1。無線接入點主要由天線單元、射頻收發(fā)單元、低噪放大電路、射頻頻率合成單元、射頻放大器單元、基帶處理器單元、CPU控制及調制部分、電源單元、網絡接口部分、RS232串口部分等電路組成。無線接入點的CPU中央控制器采用嵌入式ARM9TDMI處理器，其各項工作均在ARM9TDMI的統(tǒng)一控制下進行。無線接入點工作狀態(tài)分為接收射頻信號解調為有用的數(shù)字信號和將數(shù)字信號調制為射頻信號并發(fā)送兩種狀態(tài)。將接收的射頻信息解調為數(shù)字信息：天線單元接收到射頻信號，通過一個射頻（）的帶通濾波器（Band Pass Filter），將濾波后的射頻信號送入集成的LNA電路，對信號進行低噪聲放大并變頻為374MHz的一個IF信號，信號通過一個SAW ，及解調，送入解擴單元進行處理，將濾波后的IF信號轉成基帶I（in—phase）/Q（quadrature）數(shù)據(jù)，通過基帶處理器將基帶數(shù)據(jù)幀進行基帶處理，去掉相應的控制信息，將數(shù)據(jù)通過以太網口送給計算機。將數(shù)字信號調制為射頻信號并發(fā)送：這是一個與接收射頻信號處理相反的過程。需要傳輸?shù)臄?shù)字信息通過以太網口從計算機傳入無線接入點，形成數(shù)據(jù)幀（I/Q信號），在媒體訪問控制協(xié)議的控制下經并/串轉換后送給擴頻處理單元，擴展為374MHz的中頻信號（IF），一個外部的中頻濾波器用于去處不符合要求的頻率。然后將IF信號后送入射頻模塊進行擴頻調制、變頻、—（射頻）信號，將射頻信號送入放大單元，處理器單元控制射頻信號放大的增益值，放大后的射頻信號經過基帶濾波器、射頻輸入輸出開關選擇送給天線，由天線將信號廣播出去。ARM9TDMI CPU++FLASHSDRAMRS232RJ45射頻電路單元 PAAntenna輸入/輸出選擇開關輸入輸出選擇射頻電路部分數(shù)字電路部分圖1 YYTetWLR型直序擴頻無線接入點整機原理方框圖圖2 YYTetWLR型無線接入點的數(shù)字電路部分框圖圖3 YYTetWLR型無線接入點的射頻電路部分框圖，采用直接序列擴頻技術，完成數(shù)字信息的發(fā)送和接收，完成54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率及300米的傳輸距離。完成有線/無線的橋接，與無線網卡一起是構成無線局域網的重要組成部分。主要技術內容解釋： 擴頻調制是用高碼率的PN碼脈沖序列來進行調制從而擴展信號頻譜。采用的調制方式為BPSK（1Mbps）、QPSK（2Mbps）、CCK（5Mbps、11Mbps）、OFDM(6Mbps、9Mbps、12Mbps、18Mbps、24Mbps、36Mbps、48Mbps、54Mbps)，輸入信號與PN碼在平衡調制器調制而輸出展寬的擴頻信號。采用匹配濾波器方式來解擴直擴信號。所謂匹配濾波器，就是與信號相匹配的濾波器，它能在多種信號或干擾中把與之匹配的信號檢測出來。對于視頻矩形脈沖序列來說，無源匹配濾波器就是抽頭延遲線上加上加法累加器。有時稱為橫向濾波器。PN碼也稱偽隨機序列。它具有近似隨機序列(噪聲)的性質，而又能按一定規(guī)律(周期)產生和復制的序列。 整機軟件的總體方案及方框圖產品采用Nucleus 嵌入式操作系統(tǒng)，用C++語言，以VC++為平臺，采用模塊化設計方法，具有較好的安全性、擴充性、兼容性、軟件結構方框圖見圖4。獨立開發(fā)的軟件應用系統(tǒng)支持WIN95/98/2000/XP/ME等操作系統(tǒng)。圖4 YYTetWLR型軟件方框圖當無線接入點上電復位時，程序首先設置堆棧和中斷向量，對無線接入點內部的各個向量、CPU內的專用寄存器、基帶處理器電路等部分進行初始化，然后進入正常工作狀態(tài)，根據(jù)用戶通過計算機輸入的不同信息，選擇的工作模式和參數(shù)來調整無線接入點的工作任務，運行相應的子模塊。軟件流程見圖5。圖5 YYTetWLR型無線接入點軟件流程計算機入口讀入信息確定系統(tǒng)狀態(tài)消息映射消息發(fā)送開 始自 檢初始化監(jiān)視狀態(tài)接受消息解釋消息任務映射執(zhí)行任務 該項目的關鍵技術特點采用了各種專用集成電路技術本產品采用了多片專用集成電路，由EPLD、FPGA和GAL組成，它們將許多電路功能集成在一起，與國內其他產品的設計比較，YYTetWLR具有可靠性高、成本低，保密性好的優(yōu)點。通過專用芯片，可以達到以下的技術：正交調制技術 數(shù)字調制技信號的產生一般采用正交調制技術，正交調制器的性能決定了數(shù)字調制質量的好壞。YYTWLR型數(shù)字調制部分就是使用了專用的集成電路，采用國外先進的正交（IQ）調制器方案，內含先進的乘法器調制電路，包絡控制控制電路，開關諧波控制電路，校準檢測及控制電路，通過軟件校準保證了已調制中頻信號具有很高的調制精度、優(yōu)良的包絡控制性能和頻譜純度。直接序列擴頻技術數(shù)字信號擴頻采用直接序列擴頻方式，采用這種技術，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；YYTetWLR型無線接入點通過了專用集成電路通過一個獨立的PN碼序列來完成頻帶的擴展，用國際上流行的CCK、QPSK、BPSK、OFDM等編碼及調制的方式來實現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關。我們采用最高達到64位的高碼率的PN碼脈沖來進行信號頻譜擴展。YYTWLR型無線接入點采用該項技術易于重復使用頻率，提高了無線頻譜的利用率