【文章內(nèi)容簡介】 擁有直序擴頻WAPI無線接入點產(chǎn)品技術(shù)自主知識產(chǎn)權(quán)，能夠為做強做大民族無線寬帶網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)備制造業(yè)做出貢獻。二是推動江西某市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)升級和帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要目前，某市正在加快高新技術(shù)產(chǎn)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(shù)企業(yè)規(guī)模擴張，帶動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)升級，拉長產(chǎn)業(yè)鏈條。在某市高新技術(shù)工業(yè)園區(qū)，該公司是唯一生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)接入高端產(chǎn)品的企業(yè)。本項目建設(shè)，策應(yīng)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(shù)產(chǎn)業(yè)，促進產(chǎn)業(yè)升級，帶動相關(guān)產(chǎn)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杖搿Ｈ窃鰪娔扯嗝襟w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(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)具備了較強的基礎(chǔ)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(shù)、產(chǎn)品、市場等方面具有很大的領(lǐng)先優(yōu)勢，企業(yè)自主創(chuàng)新技術(shù)在與產(chǎn)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(shè)，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(shè)，進一步激發(fā)創(chuàng)新活力，加快企業(yè)自主技術(shù)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(shù)產(chǎn)業(yè)化政策的引導下，該公司應(yīng)抓住機遇，充分利用政策、技術(shù)、人才、市場等優(yōu)勢，實施直序擴頻WAPI無線接入點產(chǎn)業(yè)化項目，搶占行業(yè)和市場的制高點。項目建設(shè)是非常必要的。第二章 項目的技術(shù)基礎(chǔ) 成果來源及知識產(chǎn)權(quán)情況目前國內(nèi)使用的無線寬帶接入設(shè)備均采用國外各大公司的產(chǎn)品，國家每年花大量外匯用于進口這些產(chǎn)品和設(shè)備，以Lucent、Cisco為代表的國外大公司紛紛進入國內(nèi)市場，每年在中國的銷售額高達數(shù)億美元。這些國外產(chǎn)品的價格極其昂貴、利潤率也很高，從而加大我國網(wǎng)絡(luò)建設(shè)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(wǎng)系列產(chǎn)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(chǎn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無線寬帶接入設(shè)備作為該公司的重要戰(zhàn)略， 2002年產(chǎn)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(nèi)廠家提供的WAPI加密協(xié)議規(guī)范，并在該基礎(chǔ)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(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)優(yōu)勢。某多媒體科技有限公司自主開發(fā)的產(chǎn)品無線接入點——YYTet系列無線局域網(wǎng)產(chǎn)品，產(chǎn)品的性能指標在國內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)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(wǎng)（WLAN）產(chǎn)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(chǎn)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(shè)備，至2002年8月底完成產(chǎn)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(shè)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(diào)研。，調(diào)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(chǎn)品設(shè)計思路和產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)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(shè)備。 產(chǎn)品初樣設(shè)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(chǎn)品的初樣設(shè)計，主要完成了產(chǎn)品的基本功能設(shè)計，使用了大規(guī)模的專用集成電路，使用了正交調(diào)制技術(shù)和直接序列擴頻技術(shù)，達到了局域網(wǎng)連接的基本功能要求，并做了橋接功能軟件的初步設(shè)計。2002年9月2002月10月，完成射頻電路的設(shè)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(shè)計，并開發(fā)系統(tǒng)軟件。2002年11月2002年12月，完成產(chǎn)品初樣電路圖的設(shè)計，繪制PCB圖，制作PCB ,同時開發(fā)出Firmware ，完成產(chǎn)品基本功能，包括數(shù)字信號調(diào)制和解調(diào)電路程序，PN碼的設(shè)計等。經(jīng)過檢測，產(chǎn)品能夠達到所提要求，順利完成初樣設(shè)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(jié)束初樣對基本功能的設(shè)計，開始正樣設(shè)計。 產(chǎn)品正樣設(shè)計階段（2003年1月2003年4月）2003年1月，提出產(chǎn)品最新的設(shè)計思路，并設(shè)計內(nèi)嵌ARM9的專用處理器，該集成電路內(nèi)部RAM區(qū)大，這對本產(chǎn)品眾多的變量很有必要。外部選用232M的SDRAM。處理器內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)品上位機管理程序的設(shè)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(wǎng)口，采用TFTP模式的管理程序（AP Manager ），經(jīng)過測試研究和比較，產(chǎn)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(chǎn)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(shè)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(shè)計，簡化了軟件結(jié)構(gòu)。同時改進了PCB天線的Layout，經(jīng)過測試和使用，達到了批量生產(chǎn)的要求，RF的性能一致性比較好，至此完成產(chǎn)品的正樣設(shè)計， WAPI產(chǎn)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(wǎng)兩項國家標準WAPI，因此將所有開發(fā)投入到WAPI技術(shù)的開發(fā)中，提出產(chǎn)品最新的設(shè)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(shè)計，簡化了軟件結(jié)構(gòu)。同時改進了PCB天線的Layout，經(jīng)過測試和使用，達到了批量生產(chǎn)的要求，RF的性能一致性比較好，至此完成產(chǎn)品的正樣設(shè)計，并已經(jīng)初步開發(fā)了室內(nèi)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(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)上。WLAN產(chǎn)品目前已經(jīng)正送相關(guān)部門測試，并已經(jīng)小批量生產(chǎn)，并且在運營商中做試點使用。 開發(fā)中解決的技術(shù)難點在開發(fā)過程中，我們著重解決了無線調(diào)制技術(shù)（正交調(diào)制技術(shù)）、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(diào)制等功能，完成直序擴頻技術(shù)、增強型橋接模式、頻率合成、I/Q調(diào)制等技術(shù)難點。取得豐富的射頻開發(fā)經(jīng)驗，成功完成了YYTetWLRAP型無線接入點的設(shè)計開發(fā)工作。WAPI的方案選擇和最終的確定：我們集中攻關(guān)，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(chǎn)品的成本和易推廣性。 開發(fā)結(jié)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(chǎn)權(quán)和符合國家自有標準的WAPI無線寬帶接入設(shè)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(jīng)正樣。在開發(fā)該型產(chǎn)品的時候，經(jīng)歷了產(chǎn)品立項、產(chǎn)品初樣、產(chǎn)品正樣、產(chǎn)品中試等階段。重點解決了直序擴頻技術(shù)、正交調(diào)制技術(shù)、WEP加密解密運算、系統(tǒng)測試和質(zhì)量體系保證的技術(shù)難點。目前的YYTetWLRAP型無線接入點（）已經(jīng)開發(fā)成功。產(chǎn)品具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡潔，安裝和維護簡便，工作方式多，適合各種無線組網(wǎng)的需求，通訊速率最大可達到54Mbps，可以構(gòu)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(shè)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(chǎn)品的可能性。 技術(shù)或工藝特點以及與現(xiàn)有技術(shù)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(wǎng)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(diào)制部分、電源單元、網(wǎng)絡(luò)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(diào)為有用的數(shù)字信號和將數(shù)字信號調(diào)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(diào)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(diào)，送入解擴單元進行處理，將濾波后的IF信號轉(zhuǎn)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(yīng)的控制信息，將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)口送給計算機。將數(shù)字信號調(diào)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(wǎng)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(jīng)并/串轉(zhuǎn)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(diào)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(jīng)過基帶濾波器、射頻輸入輸出開關(guān)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(guān)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(shù)，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(wǎng)卡一起是構(gòu)成無線局域網(wǎng)的重要組成部分。主要技術(shù)內(nèi)容解釋： 擴頻調(diào)制是用高碼率的PN碼脈沖序列來進行調(diào)制從而擴展信號頻譜。采用的調(diào)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(diào)制器調(diào)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(zhì)，而又能按一定規(guī)律(周期)產(chǎn)生和復(fù)制的序列。 整機軟件的總體方案及方框圖產(chǎn)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(shè)計方法，具有較好的安全性、擴充性、兼容性、軟件結(jié)構(gòu)方框圖見圖4。獨立開發(fā)的軟件應(yīng)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(fù)位時，程序首先設(shè)置堆棧和中斷向量，對無線接入點內(nèi)部的各個向量、CPU內(nèi)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(diào)整無線接入點的工作任務(wù)，運行相應(yīng)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(wù)映射執(zhí)行任務(wù) 該項目的關(guān)鍵技術(shù)特點采用了各種專用集成電路技術(shù)本產(chǎn)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(nèi)其他產(chǎn)品的設(shè)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(shù)：正交調(diào)制技術(shù) 數(shù)字調(diào)制技信號的產(chǎn)生一般采用正交調(diào)制技術(shù)，正交調(diào)制器的性能決定了數(shù)字調(diào)制質(zhì)量的好壞。YYTWLR型數(shù)字調(diào)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(diào)制器方案，內(nèi)含先進的乘法器調(diào)制電路，包絡(luò)控制控制電路，開關(guān)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(diào)制中頻信號具有很高的調(diào)制精度、優(yōu)良的包絡(luò)控制性能和頻譜純度。直接序列擴頻技術(shù)數(shù)字信號擴頻采用直接序列擴頻方式，采用這種技術(shù)，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(diào)制的方式來實現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)。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(shù)易于重復(fù)使用頻率，提高了無線頻譜的利用率；抗干擾性強，誤碼率低；可實現(xiàn)碼分多址；由于單位頻