一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备制造方法及图纸

本申请提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备，其中，在该ZigBee系统中设置有两根或两根以上的天线。具体的，首先，根据各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图并将其划分为多个角度区间；然后，通过对各天线的射频场形图在同一角度区间的接收灵敏度对比，选择接收灵敏度最高的角度区间作为有效射频角度区间；最后，将各天线在被选中的射频角度区间所接收的信号进行整合，作为该ZigBee系统的天线所接收的完整信号。通过上述筛选天线、整合天线所接收信号的方式，与采用单根天线接收信号的方式相比，可以剔除天线中一部分受干扰的弱信号分布区域，实现弱信号到强信号的变换，进而提升zigbee系统的抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备
本公开涉及无线通信
，尤其涉及一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备。
技术介绍
随着对家电产品智能化程度要求越来越高，同时，基于ZigBee无线通信具有耗能低、成本低等优点，目前许多家电产品开始配备有ZigBee无线系统。其中，ZigBee技术符合IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，其是基于ISM(IndustrialScientificMedical，工业科学医学)频段的2.4GHZ无线通信技术，和WIFI、蓝牙在同一频段内。而随着无线通信技术的普及，ZigBee和WIFI(WIreless-Fidelity，无线保真)系统共存且同时工作的可能性越来越大，由于两者都主要工作在2.4GHz的ISM频段，因此，ZigBee信号容易受到比较强的WIFI信号的噪声干扰，导致在ZigBee网络中，从设备接收到的信号衰减大，进而影响ZigBee系统的通信性能。针对ZigBee信号受干扰的问题，目前采用的解决方案是一种是协作方式，即采用时序控制，在MAC(MediaAccessControl，媒体访问控制)层加入中央控制器，监控ZigBee和WIFI业务分布，每一时间都只有一种设备工作，从而避免两种设备的干扰，但是该方式存在通信延迟的问题。另外一种是采用非协作方式，例如通过自适应调整分组大小，即减小信道分组大小，来减少信道之间的重合，但是分组减少会带来发送相同数据次数增加，这样就会导致通信开销的增加；或者，基于信噪比越高，通讯丢包率越高的特点，通过降低功率的方式来克服干扰，这种方法是以牺牲发射功率为代价，通常降低功率会影响系统的信号强度，如果作为主设备的话，从设备可能会无法连接。另外，上述抗干扰方式也只能解决受WIFI信号干扰的问题，ZigBee系统工作过程中还可能受到其它干扰源的干扰，如金属干扰、蓝牙信号干扰等。因此，如何有效提升ZigBee系统抗干扰性能为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备，以解决现有技术中ZigBee信号易受干扰影响通信质量的问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法，应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，所述方法包括：分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图；按照预设角度范围，将各所述天线的射频场形图划分为具有多个角度区间的射频场形子图；根据各所述天线的射频场形子图在同一角度区间的接收灵敏度，分别将接收灵敏度最高的角度区间作为有效射频角度区间；将各所述天线在其有效射频角度区间所接收的信号整合，作为所述ZigBee系统天线接收的有效信号。可选地，分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图，包括：根据所述ZigBee系统中各天线接收的信号，确定各所述天线是否存在杂讯干扰；如果存在杂讯干扰，则利用预设算法对存在杂讯干扰的天线接收的信号进行消噪处理；根据各所述天线消噪处理后的接收灵敏度，绘制各天线的射频场形图。可选地，利用预设算法对存在杂讯干扰的天线接收的信号进行消噪处理，包括：通过调整模拟信号接收点的位置，改变信号参考强度值Vn，以使所述信号参考强度值与存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值VR的相对误差小于预设值；利用所述信号参考强度值对应的模拟信号接收点的仿真实验模型，对所述存在杂讯干扰天线接收的信号进行消噪处理；其中，Vn＝VR+10nlog10(r/d)+X，n为环境参考因素，r为模拟信号接收点与信号原点距离，d是模拟信号接收点与地参考距离，X为零均值的高斯分布随机变量。可选地，通过调整模拟信号接收点的位置，改变信号参考强度值Vn，以使所述信号参考强度值与存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值VR的相对误差小于预设值，包括：判断当选取模拟信号接收点位于存在杂讯干扰天线所在位置时，对应的所述信号参考强度值与所述存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于50％,则调整模拟信号接收点的位置,使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.5倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于40％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.4倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于30％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.3倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于20％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.2倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于10％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.1倍之差；如果两者相对误差约等于0，则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值约等于发射端发射信号的强度值与所述实际强度值之差。可选地，利用所述信号参考强度值对应的模拟信号接收点的仿真实验模型，对所述存在杂讯干扰天线接收的信号进行消噪处理，包括：获取所述信号参考强度值Vn对应的模拟信号接收点在X/Y/Z三个方位的仿真拉距场形图、以及各所述天线在X/Y/Z三个方位的实际拉距场形图，其中，所述拉距场形图为按照预设步长选取的离散测试点所形成的射频场形图；将所述实际拉距场形图与对应位置的仿真拉距场形图进行对比，消除所述实际拉距场形图中的波形失真部分。可选地，分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图，包括：选取不同的信号发射端测试点，其中，不同的测试点对应的信号发射端与所述ZigBee系统中被测试天线之间的距离以及方位角均不同；判断在不同的测试点下，所述被测试天线在各方向接收信号的误码率和频偏是否符合预设要求，如果符合预设要求，则将该方向的接收灵敏度定义为第一预设值；将所述ZigBee系统中各天线在不同测试点的接收灵敏度检测结果汇总，得到各所述天线的射频场形图。可选地，将各所述天线在其有效射频角度区间所接收的信号整合，作为所述ZigBee系统天线接收的有效信号，包括：根据各所述天线的有效射频角度区间接收到的信号，确定是否存在杂讯干扰；如果存在杂讯干扰，则利用预设算法对各所述天线的有效射频角度区间接收到的信号进行消噪处理；将消噪处理后的信号，作为所述ZigBee系统的天线接收的有效信号。可选地，所述预设角度范围包括0-180°、180-360°两个区间，或者，0-90°、90-180°、180-270°、270°-360°四个区间。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的装置，应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，该装置包括：场形图绘制模块：用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法，其特征在于，应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，所述方法包括：分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图；按照预设角度范围，将各所述天线的射频场形图划分为具有多个角度区间的射频场形子图；根据各所述天线的射频场形子图在同一角度区间的接收灵敏度，分别将接收灵敏度最高的角度区间作为有效射频角度区间；将各所述天线在其有效射频角度区间所接收的信号整合，作为所述ZigBee系统天线接收的有效信号。

【技术特征摘要】
1.一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法，其特征在于，应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，所述方法包括：分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图；按照预设角度范围，将各所述天线的射频场形图划分为具有多个角度区间的射频场形子图；根据各所述天线的射频场形子图在同一角度区间的接收灵敏度，分别将接收灵敏度最高的角度区间作为有效射频角度区间；将各所述天线在其有效射频角度区间所接收的信号整合，作为所述ZigBee系统天线接收的有效信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，分别根据所述ZigBee系统中各天线的接收灵敏度，绘制各所述天线的射频场形图，包括：根据所述ZigBee系统中各天线接收的信号，确定各所述天线是否存在杂讯干扰；如果存在杂讯干扰，则利用预设算法对存在杂讯干扰的天线接收的信号进行消噪处理；根据各所述天线消噪处理后的接收灵敏度，绘制各天线的射频场形图。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用预设算法对存在杂讯干扰的天线接收的信号进行消噪处理，包括：通过调整模拟信号接收点的位置，改变信号参考强度值Vn，以使所述信号参考强度值与存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值VR的相对误差小于预设值；利用所述信号参考强度值对应的模拟信号接收点的仿真实验模型，对所述存在杂讯干扰天线接收的信号进行消噪处理；其中，Vn＝VR+10nlog10(r/d)+X，n为环境参考因素，r为模拟信号接收点与信号原点距离，d是模拟信号接收点与地参考距离，X为零均值的高斯分布随机变量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过调整模拟信号接收点的位置，改变信号参考强度值Vn，以使所述信号参考强度值与存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值VR的相对误差小于预设值，包括：判断当选取模拟信号接收点位于存在杂讯干扰天线所在位置时，对应的所述信号参考强度值与所述存在杂讯干扰天线所接收信号的实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于50％,则调整模拟信号接收点的位置,使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.5倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于40％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.4倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于30％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.3倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相对误差大于20％,则调整模拟信号接收点的位置，使信号参考强度值降低至当前信号参考强度值与所述实际强度值的0.2倍之差，判断调整模拟信号接收点后对应的信号参考强度值与所述实际强度值的相对误差所在区间；如果两者相...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓颖，王克强，程文强，张忠举，王洪明，黄瑞雪，程丽华，
申请(专利权)人：青岛智动精工电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37