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一種多輸入的Zigbee接收裝置及其方法

文檔序號(hào):7552960閱讀:204來源:國知局
專利名稱:一種多輸入的Zigbee接收裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域,更具體地說,涉及一種多輸入的Zigbee發(fā)射裝置及其方法。
背景技術(shù)
Zigbee (短距離、低功率的無線通信技術(shù))是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案,主要用于近距離無線連接。它依據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn),在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器到另一個(gè)傳感器,所以它們的通信效率非常高。現(xiàn)有的Zigbee技術(shù)采用的是單路輸入模式,這種單路輸入模式的Zigbee模塊很容易受到使用現(xiàn)場環(huán)境的影響,當(dāng)在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境中,信號(hào)在現(xiàn)場傳輸?shù)倪^程中會(huì)有受到外界環(huán)境的干擾以及衰減,接收靈敏度低,使系統(tǒng)接收的信號(hào)質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重下降、甚至接收不到信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中Zigbee模塊采用單路輸入模式容易受到外界環(huán)境影響的不足,提供一種多輸入的Zigbee接收裝置,該裝置通過采用多路輸入的方式,使得系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境也能有效地接收信號(hào),且接收靈敏度高,提高系統(tǒng)的信號(hào)接收質(zhì)量。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供一種多輸入的Zigbee接收裝置,所述裝置包括兩個(gè)或者兩個(gè)以上用于接收射頻信號(hào)的射頻天線、用于處理從每一所述射頻天線接收的射頻信號(hào)的射頻模塊、用于將所述射頻模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行分層處理的檢測模塊、用于處理從所述檢測模塊輸出的每一層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊、用于消除干擾信號(hào)的干擾消除模塊、用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的每一層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及將所述存儲(chǔ)器內(nèi)的多層數(shù)據(jù)進(jìn)行合并的合并器;所述兩個(gè)或者兩個(gè)以上射頻天線分別與所述射頻模塊相連接,所述射頻模塊、檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)器以及合并器按照信號(hào)處理流程依次相連接;所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端分別與所述存儲(chǔ)器和所述干擾消除模塊相連,所述干擾消除模塊的輸出端與所述檢測模塊相連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述數(shù)據(jù)處理模塊包括用于分離從所述檢測模塊輸出的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)、并得到調(diào)制信號(hào)的解調(diào)器,用于對(duì)寬帶擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻的解擴(kuò)頻器以及用于對(duì)所述解擴(kuò)頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼的譯碼器;所述解調(diào)器、解擴(kuò)頻器以及譯碼器按照信號(hào)處理流程依次相連接,所述檢測模塊的輸出端與所述解調(diào)器相連接,所述譯碼器的輸出端分別與所述干擾消除模塊以及所述存儲(chǔ)器相連接,所述干擾消除模塊的輸出端與所述檢測模塊相連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述干擾消除模塊采用迭代干擾消除或者自適應(yīng)干擾消除的方式進(jìn)行干擾消除。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述檢測模塊包括信道估測模塊,用于檢測從所述射頻模塊輸出的多路信號(hào)所在信道的信噪比。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述射頻模塊還包括低噪聲放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器,所述射頻天線輸出的信號(hào)經(jīng)所述低噪聲放大器放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出給所述檢測模塊。本發(fā)明還提供一種多輸入的Zigbee接收方法,所述方法包括以下步驟:(I)射頻模塊通過低噪聲放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理從多個(gè)射頻天線接收過來的多路 目號(hào);(2)多路信號(hào)進(jìn)入檢測模塊后,首先通過信道估測模塊對(duì)多路信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測、再通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行循環(huán)層處理并將每次循環(huán)處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中;(3)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)合并器合并后還原原始數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述步驟(2)中,所述信道估測模塊對(duì)多路信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測后,首先選出信噪比最大的信道,然后將該信道內(nèi)的信號(hào)通過所述數(shù)據(jù)處理模塊依次進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)頻以及譯碼處理。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述數(shù)據(jù)處理模塊在完成一層數(shù)據(jù)處理后返回所述干擾消除模塊,所述檢測模塊通過所述干擾消除模塊去除已檢測已處理的數(shù)據(jù),再對(duì)剩余其他層數(shù)據(jù)經(jīng)所述信道估測模塊以及所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行循環(huán)處理,直至將所有數(shù)據(jù)均處
理完畢。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例,所述信道估測模塊以及所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)處理的次數(shù)與所述射頻天線的數(shù)目相同。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),具有以下有益效果:本發(fā)明一種多輸入的Zigbee接收裝置和方法通過采用相互獨(dú)立的多根天線,使得系統(tǒng)接收信號(hào)的靈敏度大大提高,且提高了系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的消除能力,這種多輸入的Zigbee接收裝置還可以適合于復(fù)雜的環(huán)境中,解決了單輸入模式接收信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境下如無線多徑傳輸時(shí)接收信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重下降、甚至接收不到信號(hào),信號(hào)覆蓋急劇減少,接收信號(hào)吞吐量或頻譜明顯下降等問題。


圖1是本發(fā)明一種多輸入的Zigbee接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖,對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明,但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。如圖1所示,為本發(fā)明提供的多輸入的Zigbee接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖,該Zigbee接收裝置包括兩個(gè)或者兩個(gè)以上用于接收射頻信號(hào)的射頻天線、用于處理從每一射頻天線接收的射頻信號(hào)的射頻模塊、用于將射頻模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行分層處理的檢測模塊、用于處理從檢測模塊輸出的每一層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊、用于消除干擾信號(hào)的干擾消除模塊、用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理模塊處理后的每一層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及將存儲(chǔ)器內(nèi)的多層數(shù)據(jù)進(jìn)行合并的合并器;兩個(gè)或者兩個(gè)以上射頻天線分別與射頻模塊相連接,射頻模塊、檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)器以及合并器按照信號(hào)處理流程依次相連接;數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端分別與存儲(chǔ)器和干擾消除模塊相連,干擾消除模塊的輸出端與檢測模塊相連接。本發(fā)明的實(shí)施例中,射頻模塊還包括低噪聲放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器,射頻天線輸出的信號(hào)經(jīng)所述低噪聲放大器放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出給檢測模塊。本發(fā)明實(shí)施例中,數(shù)據(jù)處理模塊包括用于分離從檢測模塊輸出的信號(hào)和調(diào)制信號(hào)、并得到調(diào)制信號(hào)的解調(diào)器,用于對(duì)寬帶擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻的解擴(kuò)頻器以及用于對(duì)解擴(kuò)頻輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼的譯碼器;解調(diào)器、解擴(kuò)頻器以及譯碼器按照信號(hào)處理流程依次相連接,檢測模塊的輸出端與解調(diào)器相連接,譯碼器的輸出端分別與存儲(chǔ)器和干擾消除模塊相連接。本發(fā)明的實(shí)施例,干擾消除模塊用于刪除已檢測信號(hào),干擾消除模塊優(yōu)先采用迭代干擾消除或者自適應(yīng)干擾消除的方式從檢測模塊中將已檢測信號(hào)模塊消除。本發(fā)明的實(shí)施例中,檢測模塊還包括信道估測模塊,用于檢測從所述射頻模塊輸出的多路信號(hào)所在信道的信噪比。該信道估測模塊檢測所有信號(hào)所在信道的信噪比,選出信噪比最大的信道,并將該信道內(nèi)的信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)頻以及譯碼等數(shù)據(jù)處理,最后把處理完的該層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)的譯碼器在完成第一層數(shù)據(jù)處理后返回干擾消除模塊,檢測模塊通過該干擾消除模塊去除已檢測已處理的數(shù)據(jù),再對(duì)剩余其他層數(shù)據(jù)經(jīng)信道估測模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行循環(huán)處理,直至將所有數(shù)據(jù)均處理完畢。本發(fā)明還提供一種多輸入的Zigbee接收方法,該方法包括以下步驟:(I)射頻模塊通過低噪聲放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理從多個(gè)射頻天線接收過來的多路 目號(hào);(2)多路信號(hào)進(jìn)入檢測模塊后,首先通過信道估測模塊對(duì)多路信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測、再通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行循環(huán)層處理并將每次循環(huán)處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中;`(3)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)合并器合并后還原原始數(shù)據(jù)。例如,如圖2所示,有三個(gè)射頻天線接收的信號(hào)分別為Υ1、Υ2和Υ3,其對(duì)應(yīng)的接收天線分別為X1、Χ2和Χ3,根據(jù)多輸入多輸出的天線原理可得信道矩陣,如下:
Zzn Hx2 / |3H = Iill H22 Ji23 ;
Jh\.
其中,發(fā)射向量為X = (X1, X2, x3)T ;接收向量為y = (y17 y2, y3)T,貝丨JY1 = x1h11+x2h21+x3h31 ;Y2 — Χ1Κ12+Χ21 22~*~Χ3^32 ;y3 一 Χ^13+Χ21 23~*~Χ3^33 ^yi+y2+y3 — χι (hii+h12+h13)+X2 (h21+h22+h23)+X3 (h31+h32+h33)。Yl, y2, y3分別進(jìn)入射頻模塊后獨(dú)立的進(jìn)行低噪聲放大器放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后進(jìn)入檢測模塊,由其中的信道估測模塊對(duì)Xl、X2和X3三種信號(hào)所在信道進(jìn)行信噪比估測,并檢測出信噪比最大的信道。本實(shí)施例中,假如檢測X1的信道(hn,h12,h13)T的信噪比最大,然后選出X1信號(hào),并將X1信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理模塊,通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)頻以及譯碼等數(shù)據(jù)處理,最后將處理的X1信號(hào)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中,這樣就完成了第一層數(shù)據(jù)處理。當(dāng)完成X1信號(hào)的數(shù)據(jù)處理后,檢測模塊通過干擾消除模塊消除信號(hào)X1,然后通過信道估測模塊再對(duì)X2和X3信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測,并檢測出信噪比最大的信道,本實(shí)施例中,假如檢測X2的信道(h21,h22,h23)T的信噪比最大,然后選出X2信號(hào),并將X2信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理模塊,通過數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)頻以及譯碼等數(shù)據(jù)處理,最后將處理的X2信號(hào)存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中,這樣就完成了第二層數(shù)據(jù)處理。檢測模塊再通過干擾消除模塊消除信號(hào)X3,并將X3輸入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,最后存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器中。當(dāng)數(shù)據(jù)處理模塊完成了 X1X2和X3的數(shù)據(jù)處理后,均存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中,最后通過合并器將三者合并在一起,還原原始數(shù)據(jù)。上述例子僅僅是為了說明本發(fā)明的循環(huán)層處理技術(shù),具體數(shù)據(jù)處理以及采用的天線數(shù)目以及信道矩陣均需要根據(jù)實(shí)際需要而定,在此不作限定。本發(fā)明中,信道估測模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)處理的次數(shù)與射頻天線的數(shù)目相同,上述例子采用的射頻天線為3根,則信道估測模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)處理的次數(shù)為3次。綜上所述,本發(fā)明的多輸入的Zigbee接收裝置和方法通過采用相互獨(dú)立的多根天線,使得系統(tǒng)接收信號(hào)的靈敏度大大提高,且提高了系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的消除能力,這種多輸入的Zigbee接收裝置還可以適合于復(fù)雜的環(huán)境中,解決了單輸入模式接收信號(hào)在復(fù)雜環(huán)境下如無線多徑傳輸時(shí)接收信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重下降、甚至接收不到信號(hào),信號(hào)覆蓋急劇減少,接收信號(hào)吞吐量或頻譜明顯下降等問題。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式,但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未違背本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多輸入的Zigbee接收裝置,其特征在于,所述裝置包括兩個(gè)或者兩個(gè)以上用于接收射頻信號(hào)的射頻天線、用于處理從每一所述射頻天線接收的射頻信號(hào)的射頻模塊、用于將所述射頻模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行分層處理的檢測模塊、用于處理從所述檢測模塊輸出的每一層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊、用于消除干擾信號(hào)的干擾消除模塊、用于存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)處理模塊處理后的每一層數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器以及將所述存儲(chǔ)器內(nèi)的多層數(shù)據(jù)進(jìn)行合并的合并器;所述兩個(gè)或者兩個(gè)以上射頻天線分別與所述射頻模塊相連接,所述射頻模塊、檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)器以及合并器按照信號(hào)處理流程依次相連接;所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端分別與所述存儲(chǔ)器和所述干擾消除模塊相連,所述干擾消除模塊的輸出端與所述檢測模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輸入的Zigbee接收裝置,其特征在于,所述數(shù)據(jù)處理模塊包括用于分離從所述檢測模塊輸出的載波信號(hào)和調(diào)制信號(hào)、并得到調(diào)制信號(hào)的解調(diào)器,用于對(duì)寬帶擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)頻的解擴(kuò)頻器以及用于對(duì)所述解擴(kuò)頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼的譯碼器;所述解調(diào)器、解擴(kuò)頻器以及譯碼器按照信號(hào)處理流程依次相連接,所述檢測模塊的輸出端與所述解調(diào)器相連接,所述譯碼器的輸出端分別與所述干擾消除模塊以及所述存儲(chǔ)器相連接,所述干擾消除模塊的輸出端與所述檢測模塊相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多輸入的Zigbee接收裝置,其特征在于,所述干擾消除模塊采用迭代干擾消除或者自適應(yīng)干擾消除的方式進(jìn)行干擾消除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輸入的Zigbee接收裝置,其特征在于,所述檢測模塊包括信道估測模塊,用于檢測從所述射頻模塊輸出的多路信號(hào)所在信道的信噪比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輸入的Zigbee接收裝置,其特征在于,所述射頻模塊還包括低噪聲放大器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器,所述射頻天線輸出的信號(hào)經(jīng)所述低噪聲放大器放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后輸出給所述檢測模塊。
6.一種多輸入的Zigbee接收方法,其特征在于,所述方法包括以下步驟: (1)射頻模塊通過低噪聲放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理從多個(gè)射頻天線接收過來的多路信號(hào); (2)多路信號(hào)進(jìn)入檢測模塊后,首先通過信道估測模塊對(duì)多路信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測、再通過數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行循環(huán)層處理并將每次循環(huán)處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中; (3)存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)合并器合并后還原原始數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多輸入的Zigbee接收方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述信道估測模塊對(duì)多路信號(hào)所在的信道進(jìn)行信噪比估測后,首先選出信噪比最大的信道,然后將該信道內(nèi)的信號(hào)通過所述數(shù)據(jù)處理模塊依次進(jìn)行解調(diào)、解擴(kuò)頻以及譯碼處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多輸入的Zigbee接收方法,其特征在于,所述數(shù)據(jù)處理模塊在完成一層數(shù)據(jù)處理后返回所述干擾消除模塊,所述檢測模塊通過所述干擾消除模塊去除已檢測已處理的數(shù)據(jù),再對(duì)剩余其他層數(shù)據(jù)經(jīng)所述信道估測模塊以及所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行循環(huán)處理,直至將所有數(shù)據(jù)均處理完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多輸入的Zigbee接收方法,其特征在于,所述信道估測模塊以及所述數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)循環(huán)處理的次數(shù)與所述射頻天線的數(shù)目相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多輸入的Zigbee接收裝置,該裝置包括兩個(gè)或者兩個(gè)以上射頻天線、射頻模塊、檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)器以及合并器;兩個(gè)或者兩個(gè)以上射頻天線分別與射頻模塊相連接,射頻模塊、檢測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、存儲(chǔ)器以及合并器按照信號(hào)處理流程依次相連接。本發(fā)明還提供一種多輸入的Zigbee接收方法。本發(fā)明多輸入的Zigbee接收裝置通過采用相互獨(dú)立的多根天線,使得系統(tǒng)接收信號(hào)的靈敏度大大提高,且對(duì)消除信號(hào)的干擾與衰減得到了極大的提高,這種多輸入的Zigbee接收裝置還可以適合于復(fù)雜的環(huán)境中,解決了單輸入模式在復(fù)雜環(huán)境下如無線多徑傳輸時(shí)接收信號(hào)質(zhì)量嚴(yán)重下降、甚至接收不到信號(hào),信號(hào)覆蓋急劇減少,接收信號(hào)吞吐量或頻譜明顯下降等問題。
文檔編號(hào)H04B7/08GK103166693SQ20131006777
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者尹武, 戴宏劍 申請(qǐng)人:深圳市睿海智電子科技有限公司
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