专利名称：一种车辆自组网干扰信号发生装置的制作方法
技术领域：
本发明属于车辆间联网通信领域，提供一种车辆自组网干扰信号发生装置，主要应用 于基于自组织网络的车载终端在组网通信中的性能测试。
背景技术：
在自组网车辆通信系统中，要求在各种可能的通信环境中车载通信终端都能保持良好 的通信质量。但由于各车辆处于高速移动状态，并且受实际通信环境的影响，车辆间通信 信号会受到干扰和损失，从而影响通信，所以必须对各种环境下车辆间的通信质量进行测 试。可是在实际环境中测试代价大、环境不可控，而且通用的信号发生器价格昂贵、体积 较大、使用复杂，在车辆自组网通信系统测试中使用不便。而千扰信号发生器就是用来模 拟实际工作过程中车辆通信系统的各种干扰信号，因此针对车载终端的干扰信号发生器可 以在车辆通信网络系统中起到很大的作用，方便系统调试及性能测试。
无线局域网IEEE802.Ilb协议在83.5MHz带宽上， 一共定义了 M个信道。信道编号 及其对应的中心频率参见802.11协议规范文件。在中国，遵守相关无线频率规划，支持其 中11个信道。正EE802.11b物理层信号带宽为22MHz，占有超过4个信道带宽。
发明内容
本发明的目的就是设计一种专用的满足IEEE 802.11b传输格式的干扰信号发生器。 车辆自组网干扰信号发生装置由信道选择及控制模块、MAC单元及基带处理器(BBP)、 I/O调制解调、中频(IF)和射频(RF)处理单元和天线等部分组成。MAC单元与基带处理 器(BBP)的功能采用ISL3873来实现；中频(IF)和射频(RF)处理单元采用ISL3685来 实现，1/0调制解调的功能釆用HFA3783来实现，天线部分由天线与功放、内置2.4G检 波器连接组成；信道选择及控制模块采用单片机及外围电路实现。
其中,信道选择及控制模块连接MAC单元及基带处理器(BBP)， MAC单元及基带处理器 (BBP)连接I/0调制解调单元，1/0调制解调单元连接中频(IF)和射频(RF)处理单元， 中频(IF)和射频(RF)处理单元与天线相连进行射频信号的处理。MAC单元实现了无线局 域网(IEEE802.11b)规范的MAC层功能，主要负责接入控制，是基带处理单元与控制模 块之间的接口。在控制电路有数据要发送时，MAC单元负责接收控制电路发送的数据，按 照802.11b的格式封装成帧，然后根据多址接入协议把数据帧发送到信道中去。当接收数
据时，MAC单元根据接收帧的目的地址判断是否发往本机的数据，如果是，则接收该帧信 息，进而把数据提交给控制模块。为了实现收发数据的功能，MAC单元需要对发送和接收 缓存进行管理，MAC单元通过总线接口和I/0操作，与控制模块交换数据。
BBP、 IF、 RF三个单元用来实现物理层功能(串併转换、调制/解调、扩频/解扩、加 /解绕、加/解密等)，并与MAC单元进行必要的信息交换。在发送数据时由基带处理器先进 行调制，IF处理单元把调制后的信号上变频到中频载波上进行放大滤波处理后，再由RF 单元上变频到射频上由天线辐射出去。数据接收时执行相反的过程。当物理层收到信号并 确认无错后，提交给MAC-PHY子层，经过拆包后把数据上交给MAC层，只要MAC层 接收到数据后即对数据帧进行解析，提取所需参数，并不判断是否发给本信号发生器。如 果物理层接收到的数据有错，则丢弃该数据等待下一帧数据。当信号发生器发送探测数据 时，按照设置好的信道序列发送数据。由于本发明采用时分双工工作模式，所以，发送时 不能接收，接收时不能发送。
本发明硬件组成构成一个完整的信号发生装置，可以通过USB接口与计算机交换信息， 也可以脱离计算机单独使用。脱离计算机使用时本发明具有三种工作方式，可通过与控制 模块相连的拨码开关进行选择，并配置相应的指示信号灯。
在第一种工作方式下，当干扰信号发生装置上电之后，首先按照控制模块中存储的符 合802.11b规范的信道列表进行信道扫描，信道列表可通过控制模块源程序进行修改。本 发明包括两种信道扫描方式被动方式和主动方式，可通过按键进行选择。在被动信道扫 描方式下，对每一个信道轮流进行监听，并将每一个收到的信号帧存入缓存，由于每一个 信号帧包含可以与基本服务群匹配的所有参数，因此按照数据帧中所含参数进行设置后即 可在该信道发送干扰信号。在主动信道扫描方式下，首先依次在每一个信道发送探测帧， 探测帧会请求网络发送一个返回帧，如果收到返回帧，则确定使用该信道发送干扰信号。 主动信道扫描时，在每一个信道会设置一个等待时间t， t值在50毫秒到200毫秒间均匀 分布，等待时间到则切换到下一个信道。
在第二种工作方式下，在系统上电后先对各芯片及寄存器进行初始化，然后根据拨码 开关信号，顺序或按照预置的随机序列切换工作信道，在每一个工作信道设置一个工作时 间tu t,值在100毫秒到500毫秒间均匀分布，工作时间到则切换到下一个信道并等待时 间t2 , t2值在10毫秒到200毫秒间均匀分布。
在第三种工作方式下，使用四个拨码开关来从11个备选工作信道中选择一个，在每 一个工作信道设置一个工作时间t,， t!值在10秒到20秒间均匀分布，工作时间到则重新
读取相应拨码开关状态，如果拨码开关状态发生改变则切换到下一个信道并等待时间t2后 发送干扰信号，t2值在10毫秒到200毫秒间均匀分布。如果拨码开关状态未发生改变则 继续在当前信道工作。
在以上三种工作方式下，信号发射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四种选择，通过两 个拨码开关或控制程序进行自动选择，拨码开关的优先级高于程序选择。
本发明的优点在于设计了一种专用的车辆组网通信测试装置，方便了对车辆间通信 信号质量的测试。本发明在使用时可以手动调整工作信道同时可以对发射功率进行选择。
图1为本发明的硬件组成框图，天线与功放、内置2.4G检波器共同构成天线部分， 2.4GHzRF/IF转换器与压控振荡器共同构成中频和射频处理单元，I/O解调与调制与压控振 荡器共同构成I/0调制解调器件，基带处理与MAC、 SRAM、 FLASH共同构成MAC单元与基带 处理器。
图2为本发明的系统初始化及工作流程图，它主要是将系统芯片初始化并接收来自控 制模块的拨码开关及按键信号然后做出判断，从而探测工作信道，并且可以进行手动或自 动的信道切换。
具体实施例方式
一种专用的满足正EE 802.11b传输格式的车辆自组网干扰信号发生装置，由信道选择 及控制模块、MAC单元及基带处理器(BBP)、 I/O调制解调、中频(IF)和射频(RF)处理 单元和天线等部分组成，总线接口釆用USB形式，MAC单元与基带处理器(BBP)的功能 采用ISL3873来实现，中频(IF)和射频(RF)处理单元采用ISL3685来实现，I/O调制解 调的功能采用HFA3783来实现，信道选择及控制模块连接MAC单元，MAC单元及基带处理 器(BBP)连接1/0调制解调单元，1/0调制解调单元连接中频(IF)和射频(RF)处理单元， 中频(IF)和射频(RF)处理单元与天线相连进行射频信号的处理。
ISL3685是2.4GHz射频/中频转换和混频器，内部有接收可增益放大器，输入信号经 滤波器与本振信号混频，产生中频信号送入下一级。ISL3685内部具有2.4G的锁相环。 HFA3983为2. 4GHz内置功率放大器的检测器。从ISL3685来的基带信号与经锁相的射频信 号混合，在HFA3983功率放大器中放大后，经滤波发射出去。HFA3783是中频正交调制与 解调和混频器芯片，可以调制和解调I/0信号，具有很高的集成度，集成AGC接收中频放 大器，频率响应达600MHz，增益达70dB，且AGC有70dB的增益控制，内部具有锁相环控 制。HFA3783芯片进行中频到基带的变换，也需要通过相应配置口对工作模式和工作频率
等进行寄存器的配置。ISL3873集成了基带处理与MAC功能，其中的基带处理部分带耙子 (Rake)接收和均衡器，是一种高效率高性能的直接扩频基带处理器、瑞利接收与均衡器， 其片内有A/D和D/A对模拟I和Q输入与输出，调制用DBPSK和DQPSK，具有很好的数据捕 获能力，可利用充足的键码提供可变的数据比，在发射与接收时，AGC可提供最大的效率。
本发明可以通过USB接口与计算机交换信息，也可以脱离计算机单独使用。
脱离计算机使用时本发明具有三种工作方式，可通过与控制模块相连的拨码开关进行 选择，并配置相应的指示信号灯。
在第一种工作方式下，当干扰信号发生装置上电之后，首先按照控制模块中存储的符 合802.11b规范的信道列表进行信道扫描，信道列表可通过控制模块源程序进行修改。本 发明包括两种信道扫描方式被动方式和主动方式，可通过按键进行选择。在被动信道扫 描方式下，对每一个信道轮流进行监听，并将每一个收到的信号帧存入缓存，由于每一个 信号帧包含可以与基本服务群匹配的所有参数，因此按照数据帧中所含参数进行设置后即 可在该信道发送干扰信号。在主动信道扫描方式下，首先依次在每一个信道发送探测帧， 探测帧会请求网络发送一个返回帧，如果收到返回帧，则确定使用该信道发送干扰信号。 主动信道扫描时，在每一个信道会设置一个等待时间t， t值在50毫秒到200毫秒间均匀 分布，等待时间到则切换到下一个信道。
在第二种工作方式下，在系统上电后先对各芯片及寄存器进行初始化，然后根据拨码 开关信号，顺序或按照预置的随机序列切换工作信道，在每一个工作信道设置一个工作时 间t,, t,值在100毫秒到500毫秒间均匀分布，工作时间到则切换到下一个信道并等待时 间t2 ， t2值在10毫秒到200毫秒间均匀分布。
在第三种工作方式下，使用四个拨码开关来从11个备选工作信道中选择一个，在每 一个工作信道设置一个工作时间t,，仁值在10秒到20秒间均匀分布，工作时间到则重新 读取相应拨码开关状态，如果拨码开关状态发生改变则切换到下一个信道并等待时间&后 发送干扰信号，t2值在IO毫秒到200毫秒间均匀分布。如果拨码开关状态未发生改变则 继续在当前信道工作。
在以上三种工作方式下，信号发射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四种选择，通过两
个拨码开关或控制程序进行自动选择，拨码开关的优先级高于程序选择。
权利要求
1、一种车辆自组网干扰信号发生装置，其特征在于包括依次连接的信道选择及控制模块、MAC单元、基带处理器-BBP、I/O调制解调、中频-IF和射频-RF处理单元、天线部分；总线接口采用USB形式；该装置能通过USB接口与计算机交换住处或采用脱离计算机使用，工作信道为手动或自动的切换。
2、 如权利要求2所述的车辆自组网干扰信号发生装置，其特征在于MAC单元与基 带处理器-BBP的功能采用ISL3873来实现，中频-IF和射频-RF处理单元功能采用ISL3685 实现，I/O调制解调的功能采用HFA3783来实现，天线部分由天线与功放、内置2.4G检 波器连接组成。
3、 如权利要求1所述的车辆自组网干扰信号发生装置，其特征在于脱离计算机使 用时，具有三个工作方式，可通过与控制模块相连的拨码开关进行选择，并配置相应的指 示信号灯；工作方式l:当干扰信号发生装置上电之后，首先按照控制模块中存储的符合802.11b 规范的信道列表进行信道扫描，信道列表可通过控制模块源程序进行修改，信道扫描方式 有被动方式和主动方式，通过按键进行选择，在被动信道扫描方式下，对每一个信道轮流 进行监听，并将每一个收到的信号帧存入缓存，由于每一个信号帧包含与基本服务群匹配 的所有参数，因此按照数据帧中所含参数进行设置后即可在该信道发送干扰信号；在主动 信道扫描方式下，首先依次在每一个信道发送探测帧，探测帧会请求网络发送一个返回帧， 当收到返回帧时，则确定使用该信道发送干扰信号；主动信道扫描时，在每一个信道会设 置一个等待时间t， t值在50毫秒到200毫秒间均匀分布，等待时间到则切换到下一个信道；工作方式2:在系统上电后先对各芯片及寄存器进行初始化，然后根据拨码开关信号， 顺序或按照预置的随机序列切换工作信道，在每一个工作信道设置一个工作时间tp t!值 在100毫秒到500毫秒间均匀分布，工作时间到则切换到下一个信道并等待时间t2 ， t2值 在10毫秒到200毫秒间均匀分布；工作方式3:使用四个拨码开关来从ll个备选工作信道中选择一个，在每一个工作信 道设置一个工作时间t!， t,值在10秒到20秒间均匀分布，工作时间到则重新读取相应拨 码开关状态，当拨码开关状态发生改变，则切换到下一个信道并等待时间t2后发送干扰信号，t2值在10毫秒到200毫秒间均匀分布，当拨码开关状态未发生改变则继续在当前信 道工作。
4、 如权利要求3所述的车辆自组网干扰信号发生装置，其特征在于，在工作方式1 下，具有主动与被动两种信道扫描模式进行信道探测并读取数据帧中所含参数；在工作方 式2下，能读取拨码开关信号顺序选择工作信道或使用程序按照预置随机序列选择工作信 道；在工作方式3下，使用四个拨码开关手动选择ll个备选信道之一作为工作信道，在工 作过程中可通过拨码开关切换到任意信道。
5、 如权利要求3所述的车辆自组网干扰信号发生装置，其特征在于在任意一种工作方式下信号发射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四种选择，可通过拨码开关进行选择。
全文摘要
本发明涉及一种车辆自组网干扰信号发生装置，它由信道选择及控制模块、MAC单元及基带处理器、I/O调制解调、中频(IF)和射频(RF)处理单元和天线等部分组成，总线接口采用USB形式。本发明具有三种可选的工作方式，在每种工作方式下都可以利用控制模块或控制程序完成对信道扫描的控制，实现信道选择功能以及功率调节功能。它可以完成按IEEE802.11b规定的标准输出物理信号，本发明具有良好的实用性和可编程性，本发明属于车辆间联网通信领域，适用于车辆间通信系统的测试。
文档编号H04L12/28GK101188538SQ20071030410
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者周贤伟, 安建伟, 扬 杨, 杨裕亮, 王小波 申请人:北京科技大学