专利名称：一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关的制作方法
技术领域：
本发明涉及Zigbee无线通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关。
背景技术：
网关工作在两种或者两种异构网络的边界，负责网络的协议转换和数据转发。通过网关的协议转换盒数据包重组功能，使具有不同的通信协议、不同的软硬件环境的两种系统之间能实现双向通信。随着Zigbee技术的发展，其应用系统越来越多，Zigbee网络和其他传统网络(以太网、GPRS/GSM等)互联互通的需求日益强烈。Zigbee是一种自组织、低功耗、低成本、低速率、短距离的无线通信新技术，其应用领域为家居自动化、智能医疗和工业控制等。Zigbee协议的物理层和MAC层采用802.15.4协议，网络层和应用层标准有Zigbee联盟制定。Zigbee协议的出现推动了无线传感网络的应用。以太网是现今局域网的核心协议之一，IEEE802.3标准给出了其物理层连线、电信号和介质访问层等规范。在以太网中，计算机采用CSMA/⑶机制获取信道进行通信。网桥、交换机和路由器是重要的联网设备。无数的以太网通过防火墙接入Internet，将全世界的电脑构成一个逻辑上的整体。由于以太网和Zigbee具有不同的协议规范，Zigbee网络中的设备就无法和以太网中设备通信。要解决这种异构网络的通信问题，就需要协议转换。而目前Zigbee型以太网网关的Zigbee模块均采用单路输出模式或者多路输出的均衡功率分配的方式，再通过射频模块与放大器进行信号的传输以及简单的控制线路组成。在这种情况下，当发射的总功率没有增加的情况下，对整个网关的性能提升并没有真正的达到最佳性能，平均分配还会存在输出功率的浪费，因为在不同的信道里传输的信号质量不同，且极易受到外界的干扰而造成Zigbee型以太网网关的性能严重下降。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关。为了达到上述目的，本发明提供一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，所述网关包括以太网模块、协议转换模块、Zigbee模块以及两个或者两个以上的射频天线；所述以太网的输出端与所述协议转换模块相连接，所述协议转换模块的输出端与所述Zigbee模块相连接，所述Zigbee模块的输出端再分别与两个或者两个以上的射频天线相连接，所述Zigbee模块为多输出的无线Zigbee模块。根据本发明的一个实施例，所述多输出的无线Zigbee模块包括依次相连接的用于基带数据处理的扩频器、用于将一路信号分解成多路信号的多路分解器、用于信道数据处理的第二数据处理模块以及用于将并行数据转换为串行数据的并串转换器，所述并串转换器分别与所述两个或者两个以上的射频天线相连接。根据本发明的一个实施例，所述多输出的无线Zigbee模块还包括用于预测信道信噪比的信道估测模块以及根据所述信道估测模块预测每个信道的信噪比而进行功率分配的功率分配模块；所述信道估测模块的输出端接入所述功率分配模块，所述功率分配模块的输出端接入所述第二数据处理模块。根据本发明的一个实施例，所述第二数据处理模块包括两条或者两条以上子数据处理链路，所述两条或者两条以上子数据处理链路之间数据处理相互独立。根据本发明的一个实施例，所述第二数据处理模块内的子数据处理链路的数目与所述射频天线的数目是一样的。根据本发明的一个实施例，所述每一子数据处理链路均包括用于数据编码的编码器、用于将所述编码器编码后的数据进行调制的调制器以及用于数据打包的数据链模块；所述编码器的输出端与调制器相连接，所述调节器的输出端与所述数据链模块相连接，所述多路分解器的输出端分别与每一子数据处理链路内的编码器相连接，所述功率分配模块的输出端分别与每一子数据处理链路内的数据链模块相连接，所述每一子数据处理链路内的数据链模块的输出端均分别与所述并串转换器相连接。根据本发明的一个实施例，所述以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器，所述以太网接口的输出端与所述以太网控制器相连接，所述以太网控制器的输出端与所述协议转换模块相连接。根据本发明的一个实施例，所述协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM ;所述电源模块和所述晶振单元的输出端分别与所述微处理器相连接，所述Flash和SDRAM分别与所述微处理器相互连接，所述微处理器的输出端与所述Zigbee模块内的扩频器相连接。根据本发明的一个实施例，所述微处理器为ARM芯片。根据本发明的一个实施例，所述功率分配模块按照每个信道的信噪比进行功率分配，在总功率不变的情况下，信噪比大的信道分配较多的功率，信噪比小的信道分配较少的功率。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:本发明基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关不但解决了 Zigbee网络与以太网络相对通畅的互联互通的问题而且通过采用多输出的无线Zigbee模块，使得从以太网络传输过来的信号可以在不同的信道进行同时传输，且在功率分配时，首先估测每个信道的传输质量，获得最高信噪比的信道，在总功率不变的情况下，可以对该信道分配较大功率，再根据不同的信噪比对其余信道进行功率分配，从而达到系统性能最大化，包括最大传输速率或最大发送信号覆盖，同时也能提高短距离通信设备系统的接收灵敏度、抗干扰能力以及发送信号的资源优化。除此之外，还可以使网关的数据处理量加大，提高信息处理的效率，增加了覆盖面积和提高了信息的吞吐量，防干扰和抗多径衰减能力强，且适合复杂环境时使用。
图1是本发明一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关的结构示意图2是本发明实施例的结构示意图；图3是本发明所述Zigbee模块的结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。如图1所示为本发明基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关的结构示意图，该网关包括以太网模块、协议转换模块、Zigbee模块以及两个或者两个以上的射频天线；其中以太网的输出端与协议转换模块相连接，协议转换模块的输出端与Zigbee模块相连接，Zigbee模块的输出端再分别与两个或者两个以上的射频天线相连接，Zigbee模块为多输出的无线Zigbee模块。本发明 实施例中，射频天线的数目可以是2个、3个或者4个等，可以根据具体情况而定，在此不再进一步限定。如图3所示，为本发明多输出的无线Zigbee模块的结构示意图，该多输出的无线Zigbee模块包括依次相连接的用于基带数据处理的扩频器、用于将一路信号分解成多路信号的多路分解器、用于信道数据处理的第二数据处理模块以及用于将并行数据转换为串行数据的并串转换器，并串转换器分别与所述两个或者两个以上的射频天线相连接，本发明实施例中，扩频器用于产生高码率二进制比特流，利用该扩频器中数字电路产生的高码率的DS序列码，即二进制比特流，使用快速变化的二进制比特流调制射频载波信号，在此二进制码的调制下，载波的相位在O度 180度之间跳跃变化，被调制后的载波再与采集的数据调制混合后，最后通过扩展频谱后输出扩频信号。本发明中，多输出的无线Zigbee模块还包括用于预测信道信噪比的信道估测模块以及根据该信道估测模块预测每个信道的信噪比而进行功率分配的功率分配模块；其中，信道估测模块的输出端接入功率分配模块，功率分配模块的输出端接入第二数据处理模块。本发明中，该功率分配模块按照每个信道的信噪比进行功率分配，信噪比大的信道分配较多的功率，信噪比小的信道分配较少的功率。本发明中，功率分配优选采用自适应的灌水定律，例如:如果有三个信道A，B, C，通过信道估测模块检测出三个信道A，B, C的信噪比依次增大，则根据本系统功率分配原理，在总功率不变的情况下，三个信道A，B，C所分配得到的功率的比例也依次增大，这样实现的功率分配，能够最大的利用功率进行信号的最优传输，提高系统的传输效率。如图3所示，第二数据处理模块包括两条或者两条以上子数据处理链路，两条或者两条以上子数据处理链路之间数据处理相互独立，也就是说，多条子数据处理链路之间的编码、调制等数据处理可以是相同的处理方式，也可以采用不同的处理方式，本发明实施例中，优选采用不同的数据处理方式，且第二数据处理模块内的子数据处理链路的数目与射频天线的数目是一样的。如图3所示，第二数据处理模块包括子数据处理链路1、子数据处理链路2、……、子数据处理链路n，其中子数据处理链路I包括依次相连的编码器1、调制器I以及数据链模块I ;子数据处理链路η包括依次相连的编码器η、调制器η以及数据链模块η。本发明实施例中，每一数据处理链路和射频天线是一一对应的，即子数据处理链路I对应射频天线1、……、子数据处理链路η对应射频天线η。本发明中，每一子数据处理链路均包括用于数据编码的编码器、用于将所述编码器编码后的数据进行调制的调制器以及用于数据打包的数据链模块；其中，该编码器的输出端与调制器相连接，调节器的输出端与数据链模块相连接，多路分解器的输出端分别与每一子数据处理链路内的编码器相连接，功率分配模块的输出端分别与每一子数据处理链路内的数据链模块相连接，每一子数据处理链路内的数据链模块的输出端均分别与并串转换器相连接。以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器，以太网接口的输出端与以太网控制器相连接，以太网控制器的输出端与协议转换模块相连接。如图2所示，本发明协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM ;电源模块和所述晶振单元的输出端分别与微处理器相连接，所述Flash和SDRAM分别与微处理器相互连接，微处理器的输出端与所述Zigbee模块内的扩频器相连接。微处理器为ARM芯片，本发明实施例中优选ARM9系列芯片。综上所述，本发明提供的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关不但解决了Zigbee网络与以太网络相对通畅的互联互通的问题而且通过采用多输出的无线Zigbee模块，使得从以太网络传输过来的信号可以在不同的信道进行同时传输，且在功率分配时，首先估测每个信道的传输质量，获得最高信噪比的信道，在总功率不变的情况下，可以对该信道分配较大功率，再根据不同的信噪比对其余信道进行功率分配，从而达到系统性能最大化，包括最大传输速率或最大发送信号覆盖，同时也能提高短距离通信设备系统的接收灵敏度、抗干扰能力以及发送信号的资源优化。除此之外，还可以使网关的数据处理量加大，提高信息处理的效率，增加了覆盖面积和提高了信息的吞吐量，防干扰和抗多径衰减能力强，且适合复杂环境时使用。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未违背本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述网关包括以太网模块、协议转换模块、Zigbee模块以及两个或者两个以上的射频天线；所述以太网的输出端与所述协议转换模块相连接，所述协议转换模块的输出端与所述Zigbee模块相连接，所述Zigbee模块的输出端再分别与两个或者两个以上的射频天线相连接，所述Zigbee模块为多输出的无线Zigbee模块。
2.根据权利要求1所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述多输出的无线Zigbee模块包括依次相连接的用于基带数据处理的扩频器、用于将一路信号分解成多路信号的多路分解器、用于信道数据处理的第二数据处理模块以及用于将并行数据转换为串行数据的并串转换器，所述并串转换器分别与所述两个或者两个以上的射频天线相连接。
3.根据权利要求2所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述多输出的无线Zigbee模块还包括用于预测信道信噪比的信道估测模块以及根据所述信道估测模块预测每个信道的信噪比而进行功率分配的功率分配模块；所述信道估测模块的输出端接入所述功率分配模块，所述功率分配模块的输出端接入所述第二数据处理模块。
4.根据权利要求3所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述第二数据处理模块包括两条或者两条以上子数据处理链路，所述两条或者两条以上子数据处理链路之间数据处理相互独立。
5.根据权利要求4所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述第二数据处理模块内的子数据处理链路的数目与所述射频天线的数目是一样的。
6.根据权利要求4所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述每一子数据处理链路均包括用于数据编码的编码器、用于将所述编码器编码后的数据进行调制的调制器以及用于数据打包的数据链模块；所述编码器的输出端与调制器相连接，所述调节器的输出端与所述数据链模块相连接，所述多路分解器的输出端分别与每一子数据处理链路内的编码器相连接，所述功率分配模块的输出端分别与每一子数据处理链路内的数据链模块相连接，所述每一子数据处理链路内的数据链模块的输出端均分别与所述并串转换器相连接。
7.根据权利要求1所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述以太网模块包括以太网接口以及以太网控制器，所述以太网接口的输出端与所述以太网控制器相连接，所述以太网控制器的输出端与所述协议转换模块相连接。
8.根据权利要求1所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述协议转换模块包括用于数据处理和数据控制的微处理器、用于提供电源的电源模块、用于控制时钟的晶振单元以及用于数据存储的Flash和SDRAM ;所述电源模块和所述晶振单元的输出端分别与所述微处理器相连接，所述Flash和SDRAM分别与所述微处理器相互连接，所述微处理器的输出端与所述Zigbee模块内的扩频器相连接。
9.根据权利要求8所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述微处理器为ARM芯片。
10.根据权利要求3所述的基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述功率分配模块按照每个信道的信噪比进行功率分配，在总功率不变的情况下，信噪比大的信道分配较多的功率，信噪比小的信道分配较少的功率。
全文摘要
本发明涉及一种基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关，所述网关包括以太网模块、协议转换模块、Zigbee模块以及两个或者两个以上的射频天线；所述以太网的输出端与所述协议转换模块相连接，所述协议转换模块的输出端与所述Zigbee模块相连接，所述Zigbee模块的输出端再分别与两个或者两个以上的射频天线相连接，所述Zigbee模块为多输出的无线Zigbee模块。本发明基于多输出Zigbee技术的以太网无线网关通过采用多输出的Zigbee无线模块，使得该网关的数据处理量加大，提高信息处理的效率，增加了覆盖面积和提高了信息的吞吐量，防干扰和抗多径衰减能力强，且适合复杂环境时使用。
文档编号H04B7/08GK103199890SQ201310055970
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者尹武, 戴宏剑 申请人:深圳市睿海智电子科技有限公司