如何避免无线通信中的干扰？

我正在研究无线通信系统。我们正在使用大约10对发射器和接收器。我们正在使用atmega16微控制器通过USART端口进行编码和解码。

现在我们能够发送数据并在接收器端接收数据，但是当我们发现同时存在两个发送器数据时，存在一个主要问题。接收器由于干扰而无法获得它。

假设一个发送器同时发送“ SENDA”，而另一个发送器发送“ GETTS”，则该接收器无法接收正确的数据。由于所有发射器和接收器均以相同的频率工作，因此会发生这种干扰。我该如何解决这个问题？

开发可行的RF通信协议很容易，但是很有教育意义。除了上述内容外，还需要考虑以下几点：

1. 在某些无线电硬件上，侦听信号需要大量功率。对于许多（即使不是大多数）小型无线电，听一秒钟要比发射一毫秒要消耗更多的能量。在某些收音机上，收听一毫秒可能比发射一毫秒要花费更多的能量。如果电流消耗不是问题，那么连续聆听比间歇聆听要简单得多；但是，如果电流消耗是一个问题，则可能需要间歇地收听。除非您设法通过连续监听协议使某些事情顺利进行，否则可能不是一个好主意。
2. 发射前监听可能是“礼貌的”，但对于RF而言，它远没有像以太网电缆那样有用。以太网信令的设计不仅使发送之前进行侦听的设备通常可以避免冲突，而且还设计为使传输与另一设备的传输发生冲突的设备能够真正引起注意。射频传输没有这样的希望。很有可能，当P想要发送给Q时，与Q距离比P更近的其他设备X会发出足够大的声音，以防止Q听到P的声音，但又没有足够大的声音让P注意到。P知道Q可能没有收到他的传输的唯一方法是因为P不会听到Q的响应。
3. 提防共识问题很重要-RF问题比有线信号问题重要得多。如果P发送给Q，则Q可能会听到P的传输并发送确认，但是出于各种原因，P不会听到该确认。因此，必须非常小心地将重发与“新”传输区分开。

   如果人们试图通过在不需要接收器时关闭它们的电源来节省能源，那么共识问题可能尤其令人烦恼。假设两个P和Q每10秒通信一次，因此它们加电并且P向Q发送一个数据包。Q收到数据包，发送他的确认，并且-知道P在将近十秒钟内什么都不会发送任何东西，则断电。如果P没有得到Q的确认，他将重新发送；由于Q处于睡眠状态，因此他不会听到P的重发。从Q的角度来看，这无关紧要（他已经收到了他的数据），但这意味着无论P重试多少次，他都无法知道Q收到了他的数据包（至少直到下一次会合之前十秒钟）。

4. 完全有可能出现这样一种情况，其中节点Q能够接收来自P的传输，但是P无法接收来自Q的传输。在这种情况下可能无法进行有效的通信，但是至少应该努力避免做任何令人讨厌的事情（例如让P无休止地每秒重试一次传输数百次重试）

如前所述，可行的RF通信协议易于完成。不过，我希望您可能会从经验中学到很多东西。

如果您没有为此使用标准协议，那么您将不得不设计和实现一个协议，例如一个简单的示例：

• 在传输之前，节点应侦听信道是否空闲
• 如果在发送消息后未收到确认，则该节点应等待一段时间，然后重试一次，最多重试一些次数

因此，发生的事情是您首先尝试通过先监听来避免“干扰”，然后如果仍然发生干扰，则可以通过缺少接收节点的确认来检测到这种情况，然后在随机延迟后再次尝试-两个干扰发送器将使用不同的随机延迟，以最小化第二次碰撞的机会。

这是两个常见的选择

1）实施先听后听（LBT）算法，该算法检查在开始自己的传输之前是否正在进行传输，如果有，则在一段时间内回退。该期间应包含固定长度和随机长度，以使它们在同一期间内不会全部退缩。许多标准无线电协议都包含此过程，请参阅ETSI EN 300-220-1。

2）实施信标系统，从信标对传输进行定时。每个发射机都有自己的定时槽。通常，您将使用设备中的序列号确定其插槽，并具有一个系统来确定谁发送信标。由于这依赖于所有具有不同插槽的发射器，因此最好不要将其留给用户来唯一标识所有发射器，除非您有可靠的操作步骤。

从我的评论等中可以理解，功率不是问题，但通信速度是问题。因此，这是我对协议的建议。

编号所有节点，即0..n-1。让每个节点知道它是哪个数字。节点0将成为主节点。

每15毫秒，节点0发送一条消息：“ 0HELO”。
1毫秒后，节点1发送一条消息：“ 1DATA”。
1毫秒后，节点2发送一条消息：“ 2NICE”。
1毫秒后，节点3发送一条消息：“ 3”。（该节点无话可说）1
毫秒后，节点4发送一条消息：“ 2CATS”。
... 1
毫秒后，节点9发送一条消息：“ 9MICE”。
然后有5ms的暂停。

节点总是在正确的时隙中发送消息，即使它们无话可说。这样，您可以确保66Hz的通信速率，而不会发生冲突。

与多个异步发射器的RF通信是一个棘手的问题。为了解决这些问题，很多思想和工程技术进入了802.11和802.15标准。如果必须在此处询问，则应坚持使用实现这些标准之一的现成硬件。

请注意，尽管两者都是有用的并且代表了许多精心设计，但通常任何实际应用程序仍将必须实现高于这些标准的协议栈。这将是802.11和Zigbee之上的WiFi和TCP或Zigbee或Microchip的WiWi或802.15之上的其他WiFi。

同样，如果您在这里提出这样的基本问题，那么设计多点无线电网络将超出您的范围。您将花费大量时间，但事情仍将无法正常进行。

802.11和802.15的选择主要取决于您的带宽和范围要求以及可用功率。802.15更小，功耗更低，带宽更低，范围更小。使用合适的高级软件，802.15设备可以用电池长时间运行，而对于802.11通常情况并非如此。

我同意在讲话之前和信标系统之前进行收听。但是，如果您想同时使用单个通道传输数据，则可以使用直接序列扩频（DSSS）调制技术。这可以帮助您避免干扰。

但是为此，您可能需要购买实现该功能的芯片，例如Xbee（基于Zigbee）。如果您无法更改发射器，则应遵循其他答案。