一种Wi-Fi手机的设计与实现
摘 要：本文介绍一种Wi-Fi手机的设计与实现方案。无线语音通信系统主要包括输入(ADC)、输出(DAC)、数据通信等部分。本系统实现了无线网络接口驱动和TCP/IP协议,音频数据通过滤波,A/D转换后通过无线网络发送出去;同理,网络接收到的数据通过D/A转换后经低通滤波送到扬声器。
关键词：Wi-Fi;语音通信;TCP/IP协议
引言
尽管WLAN手机价格相对昂贵,语音通信质量也不高,同时还缺乏漫游功能,但是由于WLAN通信具有更低的成本、更灵活的通信方式等优点,它正吸引着越来越多的商业用户。
WLAN手机(Wi-Fi手机)的特点是采用数字传输方式、全双工通信、抗干扰性好、安全性高;可以对某个IP进行呼叫;能够与局域网无缝连接,实现广播、组播等功能。Wi-Fi手机能实现一般通信系统无法实现的许多功能,未来一定会有广阔的应用前景。
本课题设计并实现了一个Wi-Fi手机——基于802.11b的数字语音通信终端。
工作原理
图1为Wi-Fi手机系统工作原理图。从图中可以看出,系统包括输入部分、输出部分和通信等模块。
输入部分
输入部分由2级组成：
1. 第一级提供麦克风放大和一阶预采样低通滤波。这一部分使用音频功率放大和模拟低通滤波器来实现。
2. 第二级使用MCU片上的10位ADC实现A/D转换。其主要工作是通过A/D采样,获取音频PCM码流。
在通信系统中,一般话音采样频率达到8KHz就可以得到较好的效果。在本系统中,A/D采样频率定为8KHz,即每125ms采样一个点。本方案中,MCU选用了基于ARM核的LPC2119,LPC2119有10位片内ADC,这里只取其高8位,获得8位的采样值。因此,系统输入部分最后得到的是8KHz的8位PCM音频数据。这些采样的数据经过打包后就可从网络发送出去。
输出部分
输出部分也分为2级：
1. 第一级是D/A转换过程。由于系统采用的MCU没有内置的DAC,因此采用PWM实现D/A转换的功能。
2. 第二级是一个模拟低通滤波器,它把PWM的数字输出脉冲转换成一个模拟信号。
通信模块部分
通信模块利用PCMCIA总线的802.11b网络接口实现无线网络通信。由MCU驱动无线网卡,并实现TCP/IP协议栈。通过TCP建立端与端的连接。由于语音通信的特点,音频数据通过UDP进行通信。
无线局域网的工作模式一般分为两种：Infrastructure和Ad-hoc。Infrastructure是指通过AP(Access Point)互连的工作模式。它主要在媒体存取控制层(MAC)中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。 Ad-hoc方式把一组需要互相通信的无线网卡的BSSID设为相同值来组网。本系统工作在Ad-hoc模式下。
