专利名称：一种基于多输入多输出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，涉及一种基于多输入多输出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。而现有的Zigbee型以太网网关的Zigbee模块采用的是单路输入模式，这种单路输入模式的Zigbee模块很容易受到使用现场环境的影响，当在相对复杂的环境中，信号在现场传输的过程中会有受到外界环境的干扰以及衰减，接收 灵敏度低，使系统接收的信号质量会严重下降、甚至接收不到信号。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中Zigbee模块采用单路输入模式容易受到外界环境影响的不足，提供一种基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，该网关内的Zigbee模块通过采用多路输入和多路输出的方式，使得系统在复杂环境也能有效地接收信号，且接收灵敏度高，提高系统的信号接收质量。为了达到上述目的，本发明提供一种基于多输入多输出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；所述两个或者两个以上射频天线均与所述Zigbee模块相连接,所述Zigbee模块与所述协议转换模块相互连接，所述协议转换模块与所述Zigbee模块相互连接,所述Zigbee模块为多输入多输出的无线Zigbee模块。根据本发明的一个实施例，所述多输入多输出的无线Zigbee模块包括多输出的Zigbee无线模块、多输入的Zigbee无线模块以及射频模块,所述多输出的Zigbee无线模块的多个输出端均与所述射频模块相连接；所述射频模块的多个输出端均与所述多输入的Zigbee无线模块相连接，所述射频模块还与所述两个或者两个以上射频天线相连接，所述多输出的Zigbee无线模块的输入端以及多输入的Zigbee无线模块的输出端均与所述协议转换模块相连接。根据本发明的一个实施例，所述多输出的Zigbee无线模块包括依次相连的用于基带数据处理的第一数据处理模块、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，所述多输出的Zigbee无线模块还包括用于检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所检测的每个信道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，所述第一数据处理模块包括扩频器，所述扩频器的输入端接入所述协议转换模块，所述扩频器的输出端与所述多路分解器相连接。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的数据处理相互独立。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，所述调制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，所述多输入的Zigbee无线模块包括用于将所述射频模块输出的信号进行分层 处理的检测模块、用于处理从所述检测模块输出的每一层数据的第三数据处理模块、用于消除干扰信号的干扰消除模块、用于存储所述第三数据处理模块处理后的每一层数据的存储器以及将所述存储器内的多层数据进行合并的合并器；所述射频模块的多个输出端分别与所述检测模块相连接，所述检测模块、第三数据处理模块、存储器以及合并器按照信号处理流程依次相连接；所述第三数据处理模块的输出端分别与所述存储器和所述干扰消除模块相连接，所述干扰消除模块的输出端与所述检测模块相连接，所述合并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，所述第三数据处理模块包括用于分离从所述检测模块输出的载波信号和调制信号、并得到调制信号的解调器，用于对宽带扩频信号进行解扩频的解扩频器以及用于对所述解扩频器输出的信号进行解码的译码器；所述解调器、解扩频器以及译码器按照信号处理流程依次相连接，所述检测模块的输出端与所述解调器相连接，所述译码器的输出端分别与所述干扰消除模块以及存储器相连接。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；所述以太网控制器与所述以太网接口相互连接，所述协议转换模块与所述以太网控制器相互连接。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，所述微处理器分别与所述以太网模块内的以太网控制器以及Zigbee模块相互连接。本发明相对于现有技术，具有以下有益效果:本发明基于多输入多输出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入多输出的无线Zigbee模块，使得传输至以太网络的信号可以通过不同的信道进行同时传输，该多输入多输出的无线Zigbee模块通过采用相互独立的多根天线，使得该以太网无线网关接收信号的灵敏度大大提高，且提高了系统对干扰信号的消除能力，这种基于多输入多输出的Zigbee无线模块的以太网无线网关还可以适合于复杂的环境中，解决了单输入模式接收信号在复杂环境下如无线多径传输时接收信号质量严重下降、甚至接收不到信号，信号覆盖急剧减少，接收信号吞吐量或频谱明显下降等问题。
图1是本发明一种基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关的结构示意图；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；图4是本发明实施例的结构示意图；图5是本发明实施例的结构示意图；图6是本发明实施例的多信道功率分配方案示意图。
具体实施方式
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入多输出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，两个或者两个以上射频天线均与Zigbee模块相连接，Zigbee模块与协议转换模块相互连接，协议转换模块与Zigbee模块相互连接,Zigbee模块为多输入多输出的无线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,该多输入多输出的无线Zigbee模块包括多输出的Zigbee无线模块、多输入的Zigbee无线模块以及射频模块,其中，多输出的Zigbee无线模块的多个输出端均与射频模块相连接；射频模块的多个输出端均与多输入的Zigbee无线模块相连接，射频模块还与所述两个或者两个以上射频天线相连接，多输出的Zigbee无线模块的输入端以及多输入的Zigbee无线模块的输出端均与协议转换模块相连接。如图4所示，本发明的多输出的Zigbee无线模块包括依次相连的用于基带数据处理的第一数据处理模块、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、用于将并行数据转换为串行数据的并串转换器、用于检测信道信噪比的信道估测模块以及根据该信道估测模块所检测的每个信道信噪比而进行功率分配的分配模块；本发明实施例中，功率分配优选采用灌水定律，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，在本发明实施方式中，多信道接收信号为:
权利要求
1.一种基于多输入多输出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；所述两个或者两个以上射频天线均与所述Zigbee模块相连接,所述Zigbee模块与所述协议转换模块相互连接，所述协议转换模块与所述Zigbee模块相互连接,所述Zigbee模块为多输入多输出的无线Zigbee模块。
2.根据权利要求1所述的基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述多输入多输出的无线Zigbee模块包括多输出的Zigbee无线模块、多输入的Zigbee无线模块以及射频模块，所述多输出的Zigbee无线模块的多个输出端均与所述射频模块相连接；所述射频模块的多个输出端均与所述多输入的Zigbee无线模块相连接，所述射频模块还与所述两个或者两个以上射频天线相连接，所述多输出的Zigbee无线模块的输入端以及多输入的Zigbee无线模块的输出端均与所述协议转换模块相连接。
3.根据权利要求2所述的基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述多输出的Zigbee无线模块包括依次相连的用于基带数据处理的第一数据处理模块、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，所述多输出的Zigbee无线模块还包括用于检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所检测的每个信道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所述的基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述第一数据 处理模块包括扩频器，所述扩频器的输入端接入所述协议转换模块，所述扩频器的输出端与所述多路分解器相连接。
5.根据权利要求3所述的基于多输入多输出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的数据处理相互独立。
6.根据权利要求5所述的基于多输入多输出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，所述调制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2所述的基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述多输入的Zigbee无线模块包括用于将所述射频模块输出的信号进行分层处理的检测模块、用于处理从所述检测模块输出的每一层数据的第三数据处理模块、用于消除干扰信号的干扰消除模块、用于存储所述第三数据处理模块处理后的每一层数据的存储器以及将所述存储器内的多层数据进行合并的合并器；所述射频模块的多个输出端分别与所述检测模块相连接，所述检测模块、第三数据处理模块、存储器以及合并器按照信号处理流程依次相连接；所述第三数据处理模块的输出端分别与所述存储器和所述干扰消除模块相连接，所述干扰消除模块的输出端与所述检测模块相连接，所述合并器的输出端与所述协议转换模块相连接。
8.根据权利要求7所述的基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关，其特征在于，所述第三数据处理模块包括用于分离从所述检测模块输出的载波信号和调制信号、并得到调制信号的解调器，用于对宽带扩频信号进行解扩频的解扩频器以及用于对所述解扩频器输出的信号进行解码的译码器；所述解调器、解扩频器以及译码器按照信号处理流程依次相连接，所述检测模块的输出端与所述解调器相连接，所述译码器的输出端分别与所述干扰消除模块以及存储器相连接。
9.根据权利要求1所述的基于多输入多输出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；所述以太网控制器与所述以太网接口相互连接，所述协议转换模块与所述以太网控制器相互连接。
10.根据权利要求1所述的基于多输入多输出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，所述微处理器分别与所述以太网模块内的以太网控制器以及Zigbee模块相互连接。
全文摘要
本发明涉及一种基于多输入多输出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；所述两个或者两个以上射频天线均与所述Zigbee模块相连接，所述Zigbee模块与所述协议转换模块相互连接，所述协议转换模块与所述Zigbee模块相互连接，所述Zigbee模块为多输入多输出的无线Zigbee模块。本发明基于多输入多输出Zigbee技术的以太网无线网关通过采用多输入多输出的Zigbee无线模块，使得系统在复杂环境也能有效地接收信号，且接收灵敏度高，提高系统的信号接收范围，信号吞吐量和信号接收质量，增强看干扰和无线多径传输环境的影响。
文档编号H04L12/46GK103228067SQ20131014528
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者刘德平, 冯晨晨, 王辉 申请人:安徽海聚信息科技有限责任公司