梁 松

（黑龙江电信国脉工程股份有限公司，哈尔滨 150080）

红外线可以进行通信，能够实现数据低速率、短距离通信传输的需求，并且功耗低，提升系统设计水平红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统。其主要应用设备互联、信息网关，设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换。

1 红外线技术

红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。关于红外通信中，其技术原理就是可以利用波长在900-1000M 范围内的红外波，将其作为信息传输的载体，然后通过发射装置，可以经高频调制后把二进制信号运用红外线发送出去，然后，在经过接收装置，其能够把接收的红外高频信号解调成为原来的信息，从而实现红外线通信传输。就如在进行系统设计中，在其通信信号初始阶段，按下系统不同指令键被时，此时指令信号电路就会产生出不同的脉冲编码，形成指令信号，然后可以经调制电路进行调制，从而能够变成编码的脉冲调制信号，经过驱动电路后产生红外信号，完成通信初始工作，以便确保通信的进一步实现。

（1）红外线通信优点：一是通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发。二是主要是用来取代点对点的线缆连接。三是小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强。四是传输速率较高，4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布。五是不透光材料的阻隔性，可分隔性，限定物理使用性，方便集群使用：红外线技术是限定使用空间的。在红外不传输的过程中，遇到不透光的材料，如墙面。它就会反射，这一特点，确定了每套设备之间，可以在不同的物理空间里使用。六是无频道资源占用性，安全特性高：红外线利用光传输数据的这一特点确定了它不存在无线频道资源的占用性，且安全性特别高。在限定的空间内使用进行窃听数据可不是一件容易的事。七是优秀的互换性，通用性。因为采用了光传输，且限定物理使用空间。红外线发射和接收设备在同一频率的条件下，可以相互使用。八是无有害辐射，绿色产品特性：科学实验证明，红外线是一种对人体有益的光谱，所以红外线产品是一种真正的绿色产品。此外，红外线通信还有抗干扰性强，系统安装简单，易于管理等优点。

（2）红外线通信缺点：受视距影响其传输距离短；要求通信设备的位置固定；其点对点的传输连接，无法灵活地组成网络等。

2 电子通信系统需求分析

计电子通信系统，运用红外线进行数据通信，同时对于通信数据，能够采用脉冲编码的方法，就是可以将每位传输的数据信号，能够用一个脉冲进行表示，脉宽宽度为526μs，可以将两个脉冲周期来表示“1”，一个这样脉宽的脉冲表示为“0”。在红外线传播过程中，脉冲信号具有一定时间间隔的信号，占空比可以是数据编码来决定的。利用红外发光管以及红外光接收模块，作为该系统通信收发器件，以此能够用来定向的传输语音信号，并且可以确保信号的传输距离达到2m。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。

3 红外光通信在ETC中的应用

3.1 “ETC”概述

ETC（Electronic Toll Collection，不停车自动收费系统）是在收费型高速公路上，收费站通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通讯，在不需要司机停车和其他收费人员采取任何操作的情况下，完成收费处理过程的一种全自动收费系统。它避免了常规停车收费所产生的交通阻塞、资源浪费、空气污染以及资金失控等问题。ETC系统是智能交通系统的重要组成部分，也是近年来国内外高速公路收费系统发展应用的趋势。

3.2 红外光通信技术分析

整个系统设计主要包括两个部分：车载单元（On-Board Unit，OBU）和路侧单元（Road-Side Unit，RSU）RSU可通过有线网络与高速公路收费结算中心连接在一起，实现远程控制管理。发射端采用较高发射功率的红外激光发射器，OBU受到用户对便携的要求和价格的限制，需要采用较小发射功率的发光二极管和灵敏度较差的红外接收二极管及较小面积的接收天线OBU安装在汽车挡风玻璃上，通过非对准的直接链路方式与路端收发机通信。而后采用多角度或平行发射的方法分集接收信号，最终LCD模块在收费时显示来自单片机的当前时间信息，收费完成后立即显示收费金额或收费失败提示。键盘可以帮助用户调出前几次的收费情况，显示在LCD上。CPLD是可编程逻辑器件，通过软件控制其功能，将待发射信号编码为红外器件适用的码型以及解码已接收到的信号。计算机是系统控制的枢纽，收费成功后控制储存相关记录，当收费失败时通知故障处理模块，转入人工处理。

OBU与RSU间的通信采用IrDA1.1红外数据通信协议及规范。IrDA1.1协议规定的通信速率最高达4Mb/s，简称FIR（Fast Infrared，快速红外协议），采用4PPM（Pulse Position Modulation，脉冲位置调制）编译码机制。考虑到红外光反射的原因，在全双工方式下发送的信号也可能会被本身接收，因此我们采用异步半双工方式，即通信的某一方发送和接收是交替进行的。

4 结束语

综上所述，在进行电子通信系统设计中，应用红外电子技术，有助于提升电子通信系统设计质量，可以提升系统通信性能，降低系统通信出错率，该系统的设计切实可行，发挥积极应用价值。

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[3] 郭娟.基于红外技术的电子通信系统设计与实现[J].计算机光盘软件与应用，2011（22）.

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