CN103354459A - 一种WiFi通信系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种WiFi通信系统及方法，包括有WiFi信号发射机和WiFi信号接收机；所述WiFi信号发射机与发射端WiFi芯片相连，用于对发射端WiFi芯片输出的初始WiFi射频信号进行跳频降频处理并将其发射出去；而所述WiFi信号接收机与接收端WiFi芯片相连，用于接收所述发射机输出的降频跳频后的WiFi信号，将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号，送入接收端WiFi芯片处理。本发明通过对WiFi信号进行降频跳频处理，降低了WiFi信号的发射频率，可以增加WiFi信号的传输范围。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及一种WiFi通信系统及方法。
背景技术
无线保真技术（Wireless Fidelity，WiFi）是一种将个人电脑、手持设备（如手机、PDA）等终端以无线方式互相连接的技术。目前，WiFi主要利用了ISM （Industrial，Scientific，Medical）频段中的2.4GHz和5GHz两个频段。由于Wi-Fi的频段在世界范围内是无需任何电信运营执照的，因此WLAN无线设备提供了一个世界范围内可以使用的，费用极其低廉且数据带宽极高的无线空中接口。用户可以在Wi-Fi覆盖区域内快速浏览网页，随时随地接听拨打电话。有了Wi-Fi功能，打长途电话（包括国际长途）、浏览网页、收发电子邮件、音乐下载、数码照片传递等，再无需担心速度慢和花费高的问题。Wi-Fi(WirelessFidelity)无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。Wi-Fi在掌上设备上应用越来越广泛，而智能手机就是其中一份子。与早前应用于手机上的蓝牙技术不同，Wi-Fi具有更大的覆盖范围和更高的传输速率，已成为移动通信业界的时尚潮流。
现有技术中，由于WiFi技术采用的频段频率高，信号在传输过程中衰减很快，导致现有技术中WiFi信号的通信距离很短。现有技术中WiFi信号的通信距离很短，进一步导致需要部署大量的基站，才能实现一定区域内WiFi信号的覆盖，浪费硬件资源。与此同时，由于ISM频段信号拥挤，杂讯较多，还导致现有技术中的WiFi信号易受干扰。
故，针对上述现有技术中存在的缺陷，实有必要进行开发研究，以提供一种方案，能够增加WiFi信号的传输范围，抗干扰，并且提高WiFi通信的安全性。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种WiFi通信系统及方法，能够增加WiFi信号的传输范围，抗干扰，并且提高WiFi通信的安全性。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种WiFi通信系统包括有WiFi信号发射机和WiFi信号接收机；所述WiFi信号发射机与发射端WiFi芯片相连，用于对发射端WiFi芯片输出的初始WiFi射频信号进行跳频降频处理并将其发射出去；而所述WiFi信号接收机与接收端WiFi芯片相连，用于接收所述发射机输出的降频跳频后的WiFi信号，将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号，送入接收端WiFi芯片处理；其中，所述WiFi信号发射机包括降频跳频模块以及信号发射模块；而所述WiFi信号接收机包括信号接收模块与信号还原模块。
进一步地，所述降频跳频模块用于对所述初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；而所述信号发射模块用于发射所述降频跳频后的WiFi信号。
进一步地，所述降频跳频模块包括有发射跳频码生成器、频率合成器以及混频器；其中，所述发射跳频码生成器用于生成控制频率合成器的发射跳频码；所述频率合成器系根据发射跳频码的变化生成跳频降频载波信号；而所述混频器用于将WiFi芯片输出的所述初始WiFi射频信号与所述跳频降频载波信号混频，得到降频跳频的WiFi信号。
进一步地，所述信号接收模块用于接收所述降频跳频后的WiFi信号；而所述信号还原模块用于将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号。
进一步地，所述信号还原模块包括接收跳频码生成器、接收端频率合成器以及接收混频器；其中，所述接收跳频码生成器根据接收到的所述降频跳频的WiFi信号的相位信息生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；所述接收端频率合成器根据所述接收跳频码的变化生成跳频降频载波信号；而所述接收端混频器用于将接收到的降频跳频WiFi信号与频率合成器生成的信号混频，还原为所述初始WiFi射频信号。
进一步地，所述接收跳频码生成器还包括一个同步电路，用于捕获接收到的跳频信号的准确相位，进而生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码。
进一步地，所述WiFi信号发射机还包括有用于放大所述WiFi信号发射机的发射功率的功率放大器；而所述WiFi信号接收机还包括有用于放大所述WiFi信号接收机接收到的信号强度，以提高接收机的接收灵敏度的低噪声放大器。
本发明另一技术方案为：
一种WiFi通信方法，包括如下步骤：
S601：对初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；
S602：发射所述降频跳频后的WiFi信号；
S603：接收所述降频跳频后的WiFi信号；
S604：将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi信号。
进一步地，于步骤S601中，对所述初始WiFi信号进行跳频降频处理包括如下步骤：
S6011：生成发射跳频码；
S6012：根据所述发射跳频码生成跳频降频载波信号；
S6013：将所述跳频降频载波与所述初始WiFi射频信号进行混频，得到跳频降频后WiFi信号；
S6014：对所述降频跳频后的WiFi信号进行解调，得到初始WiFi信号，可以包括步骤：
S6015：生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；
S6016：根据所述接收跳频码生成与所述发射降频跳频载波相同的接收降频跳频载波；
S6017：根据所述接收降频跳频载波对所述降频跳频后WiFi信号进行解调，得到初始WiFi射频信号。
相较于现有技术，本发明一种WiFi通信系统及方法通过对WiFi信号进行降频跳频处理，降低了WiFi信号的发射频率，可以增加WiFi信号的传输范围。进一步的，采用本发明所述的WiFi通信系统可以使发射机的覆盖范围增大，减少基站的部署，降低成本。与此同时，由于本发明所述WiFi通信系统的信号频率远离拥挤的2.4 GHz频段，所以不易受到2.4 GHz频段信号的干扰。
附图说明
图1是本发明WiFi通信系统结构图；
图2是本发明WiFi通信系统的信号发射机结构图；
图3是本发明WiFi通信系统的信号发射机另一结构图示；
图4是本发明WiFi通信系统的信号接收机结构图；
图5是本发明WiFi通信系统的信号接收机另一结构图示；
图6是本发明WiFi通信方法的流程图示。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明一种WiFi通信系统包括有WiFi信号发射机101和WiFi信号接收机102。所述WiFi信号发射机101与发射端WiFi芯片相连，用于对发射端WiFi芯片输出的初始WiFi射频信号进行跳频降频处理并将其发射出去；而所述WiFi信号接收机102与接收端WiFi芯片相连，用于接收所述发射机输出的降频跳频后的WiFi信号，将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号，送入接收端WiFi芯片处理。其中，所述发射端、接收端WiFi芯片可以是商用WiFi芯片，具有独立的信号收发与信号处理功能。
首先，对所述初始WiFi射频信号进行降频跳频处理，降频是指降低初始WiFi信号的频率，使其低于2.4GHz。跳频是令WiFi信号的收发频率在一定范围内随时间不断跳变。因此，对所述初始WiFi射频信号进行降频跳频处理，就是指，令WiFi信号的收发频率在低于2.4GHz的范围内随时间不断跳变。
本发明所述WiFi通信系统降低了WiFi信号的发射频率，所以可以增加WiFi信号的传输范围。进一步的，采用本发明所述的WiFi通信系统可以使发射机的覆盖范围增大，减少基站的部署，降低成本。与此同时，由于本发明所述WiFi通信系统的信号频率远离拥挤的2.4 GHz频段，所以不易受到2.4 GHz频段信号的干扰。此外，由于本发明所述WiFi通信系统，发射的WiFi信号的频率是变化的，如果想攻击或入侵本发明所述系统，则必须知道本发明所述系统WiFi信号的跳变规律，所以本发明所述WiFi通信系统，还提高了通信的安全性。
请参照图2、图3所示，所述WiFi信号发射机101包括降频跳频模块201以及信号发射模块202；其中，降频跳频模块201用于对所述初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；而信号发射模块202用于发射所述降频跳频后的WiFi信号。具体地，所述降频跳频模块201包括有发射跳频码生成器2011、频率合成器2012以及混频器2013；其中，发射跳频码生成器2011用于生成控制频率合成器的发射跳频码；频率合成器2012系根据发射跳频码的变化生成跳频降频载波信号；而混频器2013用于将WiFi芯片输出的所述初始WiFi射频信号与所述跳频降频载波信号混频，得到降频跳频的WiFi信号。其中，发射跳频码是根据一定规律生成的。混频器2013把初始WiFi信号加载到所述跳频降频载波上，得到跳频降频后的WiFi信号。
请参照图4、图5所示，所述WiFi信号接收机102包括信号接收模块301与信号还原模块302；其中，信号接收模块301用于接收所述降频跳频后的WiFi信号；而信号还原模块302用于将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号。所述信号还原模块302包括接收跳频码生成器3023、频率合成器3023以及混频器3021。接收跳频码生成器3023根据接收到的所述降频跳频的WiFi信号的相位信息生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；频率合成器3022根据所述接收跳频码的变化生成跳频降频载波信号；混频器3021用于将接收到的降频跳频WiFi信号与频率合成器生成的信号混频，还原为所述初始WiFi射频信号。
其中，接收跳频码生成器3023中还包含一个同步电路，用于捕获接收到的跳频信号的准确相位，进而生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码。
实际应用中，为了进一步增加传输距离，本发明所述WiFi信号发射机还包括有用于放大所述WiFi信号发射机的发射功率的功率放大器；所述WiFi信号接收机还包括有用于放大所述WiFi信号接收机接收到的信号强度，以提高接收机的接收灵敏度的低噪声放大器。
参见图6所示，本发明WiFi通信方法包括如下步骤：
S601：对初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；
S602：发射所述降频跳频后的WiFi信号；
S603：接收所述降频跳频后的WiFi信号；
S604：将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi信号。
其中，于步骤S601中，对所述初始WiFi信号进行跳频降频处理具体包括如下步骤：
S6011：生成发射跳频码；
S6012：根据所述发射跳频码生成跳频降频载波信号；
S6013：将所述跳频降频载波与所述初始WiFi射频信号进行混频，得到跳频降频后WiFi信号；
S6014：对所述降频跳频后的WiFi信号进行解调，得到初始WiFi信号，可以包括步骤：
S6015：生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；
S6016：根据所述接收跳频码生成与所述发射降频跳频载波相同的接收降频跳频载波；
S6017：根据所述接收降频跳频载波对所述降频跳频后WiFi信号进行解调，得到初始WiFi射频信号。
实际应用中，为了进一步增加信号传输距离，于步骤S602中加入功率放大器以提高信号发射功率；而于步骤S603中加入低噪声放大器以提高接收灵敏度。
本发明一种WiFi通信系统及方法通过对WiFi信号进行降频跳频处理，降低了WiFi信号的发射频率，可以增加WiFi信号的传输范围。进一步的，采用本发明所述的WiFi通信系统可以使发射机的覆盖范围增大，减少基站的部署，降低成本。与此同时，由于本发明所述WiFi通信系统的信号频率远离拥挤的2.4 GHz频段，所以不易受到2.4 GHz频段信号的干扰。此外，由于本发明所述WiFi通信系统，发射的WiFi信号的频率一直在跳频变化，如果想攻击或入侵本发明所述系统，则必须知道本发明所述系统WiFi信号的跳变规律，所以本发明所述WiFi通信系统，还提高了通信的安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种WiFi通信系统，包括有WiFi信号发射机和WiFi信号接收机，其特征在于：所述WiFi信号发射机与发射端WiFi芯片相连，用于对发射端WiFi芯片输出的初始WiFi射频信号进行跳频降频处理并将其发射出去；而所述WiFi信号接收机与接收端WiFi芯片相连，用于接收所述发射机输出的降频跳频后的WiFi信号，将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号，送入接收端WiFi芯片处理；其中，所述WiFi信号发射机包括降频跳频模块以及信号发射模块；而所述WiFi信号接收机包括信号接收模块与信号还原模块。
2.根据权利要求1所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述降频跳频模块用于对所述初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；而所述信号发射模块用于发射所述降频跳频后的WiFi信号。
3.根据权利要求2所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述降频跳频模块包括有发射跳频码生成器、频率合成器以及混频器；其中，所述发射跳频码生成器用于生成控制频率合成器的发射跳频码；所述频率合成器系根据发射跳频码的变化生成跳频降频载波信号；而所述混频器用于将WiFi芯片输出的所述初始WiFi射频信号与所述跳频降频载波信号混频，得到降频跳频的WiFi信号。
4.根据权利要求3所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述信号接收模块用于接收所述降频跳频后的WiFi信号；而所述信号还原模块用于将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi射频信号。
5.根据权利要求4所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述信号还原模块包括接收跳频码生成器、接收端频率合成器以及接收混频器；其中，所述接收跳频码生成器根据接收到的所述降频跳频的WiFi信号的相位信息生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；所述接收端频率合成器根据所述接收跳频码的变化生成跳频降频载波信号；而所述接收端混频器用于将接收到的降频跳频WiFi信号与频率合成器生成的信号混频，还原为所述初始WiFi射频信号。
6.根据权利要求5所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述接收跳频码生成器还包括一个同步电路，用于捕获接收到的跳频信号的准确相位，进而生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码。
7.根据权利要求6所述的WiFi通信系统，其特征在于：所述WiFi信号发射机还包括有用于放大所述WiFi信号发射机的发射功率的功率放大器；而所述WiFi信号接收机还包括有用于放大所述WiFi信号接收机接收到的信号强度，以提高接收机的接收灵敏度的低噪声放大器。
8.一种WiFi通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
S601：对初始WiFi射频信号进行降频和跳频处理；
S602：发射所述降频跳频后的WiFi信号；
S603：接收所述降频跳频后的WiFi信号；
S604：将所述降频跳频后的WiFi信号还原成所述初始WiFi信号。
9.根据权利要求8所述的WiFi通信方法，其特征在于，于步骤S601中，对所述初始WiFi信号进行跳频降频处理包括如下步骤：
S6011：生成发射跳频码；
S6012：根据所述发射跳频码生成跳频降频载波信号；
S6013：将所述跳频降频载波与所述初始WiFi射频信号进行混频，得到跳频降频后WiFi信号；
S6014：对所述降频跳频后的WiFi信号进行解调，得到初始WiFi信号，可以包括步骤：
S6015：生成与所述发射跳频码相同的接收跳频码；
S6016：根据所述接收跳频码生成与所述发射降频跳频载波相同的接收降频跳频载波；
S6017：根据所述接收降频跳频载波对所述降频跳频后WiFi信号进行解调，得到初始WiFi射频信号。
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