多射频接口无线接入装置及其频段调控方法

1.一种多射频接口无线接入装置，其特征在于包括：嵌入式微处理器、存储器模块、电源模块、USB接口、USB HUB和多个射频模块；电源模块为各模块提供电源；存储器模块为嵌入式微处理器提供存储功能；嵌入式微处理器通过USB接口接至USB HUB，USB接口与USB HUB相连，可扩展出多个USB接口，扩展的USB接口与多个射频模块相连；多个射频模块作为嵌入式微处理器的从属设备，其信号接收和发射由嵌入式微处理器统一进行管理；嵌入式微处理器执行部分包括操作系统、驱动模块、驱动转换处理模块、网络协议栈及应用程序，驱动转换处理模块工作在操作系统之下，驱动模块之上，每个驱动模块对应一个射频模块驱动程序，驱动转换处理模块负责对不同种类的射频模块周期性进行工作频段状态上控制，并将处理后的状态报告给操作系统，操作系统保存状态以备上层网络协议栈和应用程序使用；网络协议栈构成应用程序与操作系统的接口，负责从各个射频模块收发数据，并将处理后的数据上传给应用程序进一步处理；
所述的驱动转换处理模块负责对不同种类的射频模块周期性进行工作频段状态上控制的过程为：
(1)生成并初始化一个可用信道表，可用信道表的生成与射频模块的扩频方法相关；
按照扩频方法不同，将射频模块分为两种：支持跳频扩频技术的射频模块和支持直接序列扩频技术的射频模块，将拥有最小信道宽度的跳频射频模块的信道宽度作为可用信道表一个信道的宽度，将所有射频模块的工作频段合并，以可用信道表一个信道的宽度作为单元，计算得到可用信道表的长度，即工作频段包含的可用信道个数，每个可用信道项包含信道号、信道放弃理由、信道评价；
(2)固定频段冲突避免：支持直接序列扩频技术的射频模块使用某一固定频段作为工作信道，读取所有支持直接序列扩频技术射频模块的工作频段，并调整射频模块都工作在不同的固定频段上；将其工作频段占用的信道标记到可用信道表中，并说明信道放弃理由，给予信道评价，即将其工作频段对应的信道标志为“坏”信道；
(3)跳频频段范围计算：支持跳频扩频技术的射频模块使用某频段范围内不固定的信道，根据步骤(2)得到的可用信道表，重新计算支持跳频扩频技术射频模块使用的跳频范围，激活支持跳频扩频技术射频模块的自适应跳频内核状态来避免干扰；
(4)周期性地执行步骤(3)，对可用信道表进行更新，直到系统停止工作。
2.根据权利要求1所述的多射频接口无线接入装置，其特征在于：所述的驱动转换处理模块负责对不同种类的射频模块周期性进行工作频段状态上控制的过程中所述步骤(3)进一步分为以下子步骤：
(3.1)支持跳频扩频技术的射频模块本身进行干扰测量得到跳频信道信息，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由，其依据有分组包丢失率、接收信号强度、循环冗余纠错、混合纠错、前向纠错；
(3.2)支持跳频扩频技术的射频模块通过接口命令从设备声明信道状态信息，从设备把其掌握的信道信息报告，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由；
(3.3)支持跳频扩频技术的射频模块将对步骤(3.1)-(3.2)得到的信息表最终生成一个可信赖的可用信道表，保证可用信道的数量一定要大于跳频扩频技术要求的最小信道数Nmin，如果得到可用的优良信道数为NG，若NG≥Nmin，则可以使用全部优良信道；若NG＜Nmin，则必须使用部分恶化信道；
(3.4)激活支持跳频扩频技术的射频模块的自适应跳频内核，射频模块进行跳频工作。
3.根据权利要求1所述的多射频接口无线接入装置，其特征在于：所述的支持跳频扩频技术的射频模块为蓝牙适配器，支持直接序列扩频技术的模块为WI-FI适配器和适用于ZigBee的多种射频模块。
4.根据权利要求1所述的多射频接口无线接入装置，其特征在于：采用符合USB标准的通用串行总线作为无线接入装置与各种射频模块之间的硬件接口，实现射频模块以即插即用的方式进行更换。
5.一种多射频接口无线接入装置的频段调控方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)装置系统启动时，生成并初始化一个可用信道表，可用信道表的生成与射频模块的扩频方法相关，按照扩频方法不同，将射频模块分为两种：支持跳频扩频技术的射频模块和支持直接序列扩频技术的射频模块；将拥有最小信道宽度的跳频射频模块的信道宽度作为可用信道表一个信道的宽度，将所有射频模块的工作频段合并，以可用信道表一个信道的宽度作为单元，计算得到可用信道表的长度，即工作频段包含的可用信道个数，每个可用信道项包含信道号、信道放弃理由、信道评价；
(2)固定频段冲突避免：支持直接序列扩频技术的射频模块使用某一固定频段作为工作信道，读取所有支持直接序列扩频技术射频模块的工作频段，并调整射频模块都工作在不同的固定频段上；将其工作频段占用的信道标记到可用信道表中，并说明信道放弃理由，给予信道评价，即将其工作频段对应的信道标志为“坏”信道；
(3)跳频频段范围计算：支持跳频扩频技术的射频模块使用某频段范围内不固定的信道，根据步骤(2)得到的可用信道表，重新计算支持跳频扩频技术射频模块使用的跳频范围，激活支持跳频扩频技术射频模块的自适应跳频内核状态来避免干扰；
(4)周期性地执行步骤(3)，对可用信道表进行更新，直到系统停止工作。
6.根据权利要求5所述的多射频接口无线接入装置的频段调控方法，其特征在于：所述步骤(3)进一步分为以下子步骤：
(3.1)支持跳频扩频技术的射频模块本身进行干扰测量得到跳频信道信息，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由，其主要依据有分组包丢失率、接收信号强度、循环冗余纠错、混合纠错、前向纠错；
(3.2)支持跳频扩频技术的射频模块通过接口命令从设备声明信道状态信息，从设备把其掌握的信道信息报告，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由；
(3.3)支持跳频扩频技术的射频模块将对步骤(3.1)-(3.2)得到的信息表最终生成一个可信赖的可用信道表，保证可用信道的数量一定要大于跳频扩频技术要求的最小信道数Nmin，如果得到可用的优良信道数为NG，若NG≥Nmin，则可以使用全部优良信道；若NG＜Nmin，则必须使用部分恶化信道；
(3.4)激活支持跳频扩频技术的射频模块的自适应跳频内核，射频模块进行跳频工作。
7.根据权利要求5所述的多射频接口无线接入装置的频段调控方法，其特征在于：根据支持直接序列扩频技术射频模块所占据的频段和支持跳频扩频技术射频模块的下限跳频范围，可以计算出在USB接口上可以挂接射频模块的最大个数。

多射频接口无线接入装置及其频段调控方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及多射频接口无线接入装置及其频段调控方法，属于无线通信设备技术领域。\n背景技术\n[0002] 现有的无线接入装置通常只在某一特定射频模块基础上进行工作，即依据装备的射频模块的工作频段、扩频方法、传输速率及传送功率进行无线通信，而与装备有不同射频模块的通信设备无法进行通信。结果是，现有的无线接入装置，不仅无法对通信范围内存在的无线设备进行有效管理，而且浪费了大量的可以进一步扩充通信范围的无线硬件和软件资源。\n[0003] 现有的无线接入装置与装备有不同射频模块的通信设备不能进行有效通信的主要原因是用于保障通信的射频模块不兼容，或者很难将兼容的射频模块集成到无线接入装置中。而解决这一问题的根本方法就是在不改变无线接入装置主体模块的前提下，提供给无线接入装置一个便于挂接各种射频模块的统一总线接口，进而通过方便挂接射频模块以及实现相同通信协议栈的软硬件部分来进行通信。\n[0004] 对于短距离无线通信，尤其是在2.4GHz的非授权ISM频段上，无线接入装置中共存的射频模块由于工作频段重叠，可能会彼此影响，造成信道冲突，降低吞吐性能，因而为了实现不同射频模块共存，必须有效地解决射频模块相互间的干扰。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是解决无线接入装置中各种射频模块的接口设计问题，提供一种多射频接口无线接入装置及其频段调控方法，提高无线接入设备的扩展能力，提升无线接入装置扩展便捷性，及有效地解决多种无线射频模块相互之间的通信干扰。\n[0006] 为完成本发明的目的，本发明采用的技术方案是：一种多射频接口无线接入装置，包括：嵌入式微处理器、存储器模块、电源模块、USB接口、USB HUB和多个射频模块；电源模块为各模块提供电源；存储器模块为嵌入式微处理器提供存储功能；嵌入式微处理器通过USB接口接至USB HUB，USB接口与USB HUB相连，可扩展出多个USB接口，扩展的USB接口与多个射频模块相连；多个射频模块作为嵌入式微处理器的从属设备，其信号接收和发射由嵌入式微处理器统一进行管理；嵌入式微处理器中执行部分包括操作系统、驱动模块、驱动转换处理模块、网络协议栈及应用程序，驱动转换处理模块工作在操作系统之下，驱动模块之上，每个驱动模块对应一个射频模块驱动程序，驱动转换处理模块负责对不同种类的射频模块周期性进行工作频段状态上控制，并将处理后的状态报告给操作系统，操作系统保存状态以备上层网络协议栈和应用程序使用；网络协议栈构成应用程序与操作系统的接口，负责从各个射频模块收发数据，并将处理后的数据上传给应用程序进一步处理。\n[0007] 所述的驱动转换处理模块负责对不同种类的射频模块周期性进行工作频段状态上控制的过程为：\n[0008] (1)生成并初始化一个可用信道表，可用信道表的生成与射频模块的扩频方法相关；按着扩频方法不同，将射频模块分为两种：支持跳频扩频技术的射频模块和支持直接序列扩频技术的射频模块，将拥有最小信道宽度的跳频射频模块的信道宽度作为可用信道表一个信道的宽度，将所有射频模块的工作频段合并，以可用信道表一个信道的宽度作为单元，计算得到可用信道表的长度，即工作频段包含的可用信道个数。每个可用信道项包含信道号、信道放弃理由、信道评价；\n[0009] (2)固定频段冲突避免：支持直接序列扩频技术的模块使用某一固定频段作为工作信道，读取所有支持直接序列扩频技术模块的工作频段，并调整射频模块都工作在不同的固定频段上；将其工作频段占用的信道标记到可用信道表中，并说明信道放弃理由，给予信道评价，即将其工作频段对应的信道标志为“坏”信道；\n[0010] (3)跳频频段范围计算：支持跳频扩频技术的模块使用某频段范围内不固定的信道，根据步骤(2)得到的可用信道表，重新计算支持跳频扩频技术模块使用的跳频范围，激活支持跳频扩频技术模块的自适应跳频内核状态来避免干扰；\n[0011] (4)周期性地执行步骤(3)，对可用信道表进行更新，直到系统停止工作。\n[0012] 所述步骤(3)进一步分为以下子步骤：\n[0013] (3.1)支持跳频扩频技术的射频模块本身进行干扰测量得到跳频信道信息，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由，其主要依据有分组包丢失率、接收信号强度、循环冗余纠错、混合纠错、前向纠错；\n[0014] (3.2)支持跳频扩频技术的射频模块通过接口命令从设备声明信道状态信息，从设备把其掌握的信道信息报告，以此修改可用信道表，给予信道评价，即将可靠信道标志为“好”信道，将不可靠信道标志为“坏”信道，并说明信道放弃理由；\n[0015] (3.3)支持跳频扩频技术的射频模块将对步骤(3.1)-(3.2)得到的信息表最终生成一个可信赖的可用信道表，保证可用信道的数量一定要大于跳频扩频技术要求的最小信道数Nmin，如果得到可用的优良信道数为NG，若NG≥Nmin，则可以使用全部优良信道；若NG