【正文】 對(duì)本產(chǎn)品眾多的變量很有必要。處理器內(nèi)部所帶的硬件資源較多，可以減少 CPU年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 21 的外圍的硬件。更新或重新闡述產(chǎn)品的性能指標(biāo)，以符合市場(chǎng)需求，其中輸出增益值由典型值 15dBm 改為 16dBm177。 2020年 1月 2020年 3月，完成 PCB ，同時(shí)完成 Firmware 的設(shè)計(jì)，除了接入功能（ Access Point），增加了 Bridge、 AP Client、Repeater 工作模式。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(shí)會(huì)引起 RF 信號(hào)的反射和衰減。 2020 年 3 月 2020 年 4 月，完成改進(jìn)板 PCB 的制作，同時(shí)完成了 Firmware 的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了軟件設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了軟件結(jié)構(gòu)。 2020年下半年，完成改進(jìn)板 PCB ，同時(shí)完成了 Firmware 的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了軟件設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了軟件結(jié)構(gòu)。但是在 2020 年后期由于國(guó)際形式的變化，暫時(shí)停滯 ,將重點(diǎn)放在 WLAN 產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)上。 開發(fā)中解決的技術(shù)難點(diǎn) 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(kuò)頻技術(shù)、增強(qiáng) 型橋接模式、頻率合成、 I/Q 調(diào)制等技術(shù)難點(diǎn)。 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。 開發(fā)結(jié)論 YYTetWLRAP 型直序擴(kuò)頻無線接入點(diǎn)是在市場(chǎng)急迫需要具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和符合國(guó)家自有標(biāo)準(zhǔn)的 WAPI 無線寬帶接入設(shè)備的背景下花費(fèi)了大量的心血和財(cái)力開發(fā)完成的。 在開發(fā)該型產(chǎn)品的時(shí)候，經(jīng)歷了產(chǎn)品立項(xiàng)、產(chǎn)品初樣、產(chǎn)品正樣、產(chǎn)品中試等階段。 目前的 YYTetWLRAP 型無線接入點(diǎn)（ ） 已經(jīng)開發(fā)成功，產(chǎn)品性能完全能夠滿足 要求。具備了替代進(jìn)口國(guó)外同類產(chǎn)品的可能性。 技術(shù)或工藝特點(diǎn)以及與現(xiàn)有技術(shù)或工藝比較所具有的優(yōu)勢(shì) 整機(jī)硬件的總體方案及工作原理 YYTetWLR 型直序擴(kuò)頻無線網(wǎng)卡和接入點(diǎn)（以下簡(jiǎn)稱“無線接入點(diǎn)”）的原理框圖如圖 1。無線接入點(diǎn)的 CPU 中央控制器采用嵌入式 ARM9TDMI 處理器，其各項(xiàng)工作均在 ARM9TDMI 的統(tǒng)一控制下進(jìn)行。 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(hào)，通過一個(gè)射頻（ ） 的帶通濾波器（ Band Pass Filter），將濾波后的射頻信號(hào)送入集成的 LNA 電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大并變頻為 374MHz 的一個(gè) IF 信號(hào)，信號(hào)通過一個(gè) SAW filter 根據(jù) 標(biāo)準(zhǔn)去處鄰近信道的信息，及解調(diào)，送入解擴(kuò)單元進(jìn)行處理，將濾波后的 IF 信號(hào)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(jìn)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(jì)算機(jī)。需要傳輸?shù)臄?shù)字信息通過以太網(wǎng)口從計(jì)算機(jī)傳入無線接入點(diǎn)，無線接入點(diǎn)的數(shù)字部分將數(shù)據(jù)按照 協(xié)議規(guī)定的方式加裝控制信息，形成數(shù)據(jù)幀（ I/Q 信號(hào)），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(kuò)頻處理單元，擴(kuò)展為 374MHz 的中頻信號(hào)（ IF），一個(gè)外部的中頻濾波器用于去處不符合要求的頻率。 ARM9TDMI CPU + + FLASH SDRAM RS232 RJ45 射頻電路單元 PA Antenna 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(kuò)頻無線接入點(diǎn)整機(jī)原理方框 圖 圖 3 YYTetWLR 型無線接入點(diǎn)的射頻電路部 分框圖 圖 2 YYTetWLR 型無線接入點(diǎn)的數(shù)字電路部分 框圖 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 25 YYTetWLR 型無線接入點(diǎn)就是在 的 ISM 頻段下，采用直接 序列擴(kuò)頻技術(shù)，按照 技術(shù)將數(shù)字信息通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來擴(kuò)頻調(diào)制或相關(guān)解擴(kuò)，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。 主要技術(shù)內(nèi)容解釋： 擴(kuò)頻調(diào)制是用高碼率的 PN 碼脈沖序列來進(jìn)行調(diào)制從而擴(kuò)展信號(hào)頻譜。 采用匹配濾波器方式來解擴(kuò)直擴(kuò)信號(hào)。對(duì)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。 PN 碼也稱偽隨機(jī)序列。 整機(jī)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(tái)，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，具有較好的安全性、擴(kuò)充性、兼容性、軟件結(jié)構(gòu)方框圖見圖 4。 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 26 當(dāng)無線接入點(diǎn)上電復(fù)位時(shí)，程序首先設(shè)置堆棧和中斷向量，對(duì)無線接入點(diǎn)內(nèi)部的各個(gè)向量、 CPU 內(nèi)的專用寄存器、基帶處理器電路等部分進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入正常工作狀態(tài)，根據(jù)用戶通過計(jì)算機(jī)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(diǎn)的工作任務(wù)，運(yùn)行相應(yīng)的子模塊。 Nucleus Operating SystemNucleus Operating SystemDat ab as e F il e Sy stem/ Sy st em A P IsDat ab as e il e stem/ Sy st em IsEth ern et Dri v erEth ern et Dri v er( L A N)( N)WL A N Dr i v erDr i v er( A P a n d ST A )( P a ST )RS23 2 Dr i v erRS23 2 Dr i v erB ri d g e I n terf ac eri d g e I n terf ac ePr i v il eg eHac ke r Prot ec t F il t erin gN A T ( F T P ,WEB , E mail ,VP N … )R o u ti n g En g ine ( T C P /UD P /I P )SN M PT F T PDNSPr o xyPr xyDHCPHT T PTWEBPPP o EoPPPRo amin gaminWP A( 80 2. 11 i)( 80 2. 11 i)Eth ern et Dri v erEth ern et Dri v er( W A N)( N)UPn PDeb u g g in gu g g in gCo n so leso le 圖 4 YYTetWLR 型軟件方框圖 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 27 該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn) 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(guó)內(nèi)其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)比較， YYTetWLR具有可靠性高、成本低，保密性好的優(yōu)點(diǎn)。 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(guó)外先進(jìn)的正交（ IQ）調(diào)制器方案，內(nèi)含先進(jìn)的乘法器調(diào)制圖 5 YYTetWLR 型無線接入點(diǎn)軟件流程 計(jì)算機(jī) 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) 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 28 電路，包絡(luò)控制控制電路， 開關(guān)諧波控制電路，校準(zhǔn)檢測(cè)及控制電路，通過軟件校準(zhǔn)保證了已調(diào)制中頻信號(hào)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。我們采用最高達(dá)到 64 位的高碼率的 PN 碼脈沖來進(jìn)行信號(hào)頻譜擴(kuò)展。 采用嵌入式核心，達(dá)到大容量駐機(jī)軟件開發(fā) 本無線接入點(diǎn)控制復(fù)雜，校準(zhǔn)參數(shù)多，控制參數(shù)多，數(shù)據(jù)運(yùn)算量大。開發(fā)的軟件具有較好的安全性、擴(kuò)充性和兼容性。 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 29 調(diào)制性能軟件自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù) 該項(xiàng)校準(zhǔn)由實(shí)時(shí) I/Q 基帶發(fā)生器校準(zhǔn)和 IQ 調(diào)制器校準(zhǔn)。軟件在這兩個(gè)過程中完成對(duì)誤差數(shù)據(jù)的采集并通過采用梯度法逐次逼近的辦法進(jìn)行反復(fù)校準(zhǔn)，使儀器調(diào)制指標(biāo)達(dá)到很高要求。它包含了 MAC 層的算法包和外部接口和程序。完全符合國(guó)家的 WAPI 的標(biāo)準(zhǔn)。 以下是 YYTWLR 型 WAPI 無線接入點(diǎn)在 WAPI 加解密時(shí)的過程示意與解釋。要進(jìn)行系統(tǒng)功能分解，描述系統(tǒng)與模塊，模塊與子模塊的關(guān)系，以及控制的流向，數(shù)據(jù)的流向，系統(tǒng)內(nèi)存資源分配的關(guān)系；我們采用“狀態(tài)變量法”把系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊、子模塊分解開進(jìn)行統(tǒng)一后的管理，從而達(dá)到整機(jī)軟件的模塊化管理，有益于整機(jī)軟件的設(shè)計(jì)和編寫。本項(xiàng)目建立的修正模型進(jìn)行補(bǔ)償?shù)闹笜?biāo) 有： （ 1）調(diào)頻頻偏指標(biāo) (建立變?nèi)莨艿撵`敏度與壓控電壓的關(guān)系 ) （ 2）載波輸出電平指標(biāo) (建立輸出幅度與 PIN 靈敏度的關(guān)系 ) （ 3）載波輸出電平頻響指標(biāo) (建立輸出幅度與載波頻率的關(guān)系 ) 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 32 （ 4）調(diào)幅度指標(biāo) (要建立調(diào)幅度與 PIN 靈敏度的關(guān)系 ) （ 5）輸入射頻功率指標(biāo) (要建立射頻功率值與檢波管及混頻器特性的關(guān)系 ) 各種中斷信號(hào)的管理技術(shù)：本產(chǎn)品的功能多，為了能及時(shí)有效地處理各種情況及完成各種測(cè)量，本項(xiàng)目采用了十一種中斷輸入 (即 : RS232 中斷、定時(shí)器 T1 溢出中斷、 I2C 中斷、定時(shí)器 T2 捕捉中斷 0、定時(shí)器 T2 捕捉中斷 鍵輸入中斷、定時(shí)器 T2 捕捉中斷 ADC 轉(zhuǎn)換完成中斷、定時(shí)器 T2比較器 0、定時(shí)器 T2 比較器 定時(shí)器 T2 溢出中斷 )；在設(shè)計(jì)中對(duì)各種中斷進(jìn)行了認(rèn)真地分析，對(duì)其有效性及優(yōu)先級(jí)進(jìn)行了科學(xué)地劃分管理。 由上所述，我們選用功能強(qiáng)速度較快的內(nèi)嵌 ARM9TDMI 的專用處理器，該集成電路內(nèi)部 RAM 區(qū)大，這對(duì)本項(xiàng)目眾多的變量很有必要。處理器內(nèi)部所帶的硬件資源較多 (有 8 路十位 A/D轉(zhuǎn)換器、 3 個(gè)定時(shí)器，豐富的中斷源等 )，功能也較強(qiáng)，可以減少 CPU 的外圍的硬件。目前國(guó)內(nèi)還沒有此類無線接入點(diǎn)，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)主要是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 無線局域網(wǎng)、 WAPI 加密標(biāo)準(zhǔn)、 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)兼顧產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種測(cè)試設(shè)備要求來確定產(chǎn)品性能指標(biāo)。 主要性能指標(biāo)如下： 遵循標(biāo)準(zhǔn) ， ， , GB , GB 端口 10/100Mbps 快速以太網(wǎng) 年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 33 無線傳輸速率 1Mbps、 2Mbps 、 、 6Mbps、 9Mbps、 11Mbps、12Mbps、 18Mbps、 24Mbps、 36Mbps、 48Mbps 和 54Mbps 動(dòng)態(tài)調(diào)整 認(rèn)證方式 WAPI,64/128 位 WEP， ， 介質(zhì)訪問控制 CSMA/CA 和 ACK 無線頻率范圍 – 發(fā)送輸出功率 16dBm177。 在設(shè)計(jì)過程中，我們除了按照可靠性設(shè)計(jì)要求選擇元器件外，還合理分配各單元的布局功耗，以及對(duì)環(huán)境較敏感的電路進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整和冗余設(shè)計(jì)，并對(duì)各單元電路進(jìn)行溫度沖擊和老化措施。針對(duì)重點(diǎn)發(fā)熱元件采取年產(chǎn) 10 萬套符合 WAPI 標(biāo)準(zhǔn)的 WLAN 系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告 江西金浪工程咨詢有限公司 34 大面積敷銅散熱，盡量降低環(huán)境對(duì)整機(jī)性能的影響程度，以滿足產(chǎn)品在工程中，室外環(huán)境中對(duì)環(huán)境實(shí)驗(yàn)的要求。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們采用 ABS 阻燃、抗靜電材料，并且注意產(chǎn)品的美觀，安裝簡(jiǎn)捷，達(dá)到產(chǎn)品的機(jī)械實(shí)驗(yàn)要求。 (見下表：表 1 關(guān)鍵測(cè)試儀器及設(shè)備 ) 為了達(dá)到產(chǎn)品較高的性能，在開發(fā)調(diào)試過程中以及生產(chǎn)檢測(cè)時(shí)對(duì)相應(yīng)的儀器也提出了較高的要求。 表 21 序號(hào) 名 稱 主要技術(shù)指標(biāo) 型 號(hào) 備 注 1 矢 量 信 號(hào)發(fā)生器 頻率范圍： 250KHz～ 6GHz 輸出功率： — +19dBm，典型值 幅度精度：177。 2 功率計(jì) 頻率范圍： 9KHz～ 6GHz 精確度：1