一种无线数据通信ZigBee测量的设计和实现

　　1 引言

　　Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。

　　2 ZigBee相关技术及测试需求

　　根据IEEE 802.15.4标准，ZigBee工作的频段是免费开放的，分别为2.4GHz(全球)，915MHz(美国)和868MHz(欧洲)，根据频段的不同，采用了不同的技术(见表1)。

　　表1 IEEE 802.15.4频带宽度、调制类型和脉冲成型滤波器

　　在3个不同频段，都采用相位调制技术，2.4GHz采用较高阶的OQPSK调制技术以达到250kbit/s的速率，并降低工作时间，以减少功率消耗。相比较2.4GHz频段，868/ 915MHz为低频段，采用BPSK的调制技术，无线传播的损失较少，传输距离较长。

　　868/915MHz频段使用较为常用的RRC滤波器，绝大多数信号源和频谱仪都可以简单完成。而2.4GHz频段的ZigBee使用的是半正弦成型滤波器，方程式如下：

　　对于2.4GHz的物理层，标准规定了数据流的映射、扩频和调制流程图(见图1)。

图1 映射、扩频方框图

　　每4个bit映射为1个符号(共16个符号)，每1个符号映射为32个码序列，每个码序列都是一组伪随机序列PN.OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这种形式的已调波具有两个主要特点，其一是包络恒定或起伏很小;其二是已调波频谱具有高频快速滚降特性，或者说已调波旁瓣很小，甚至几乎没有旁瓣。

　　根据IEEE 802.15.4测试规范，ZigBee系统的测试主要使用信号源、频谱仪等。R&S提供上述的所有仪表及相应的选件。首先，将ZigBee待测指标分类，具体参见表2.

　　表2 ZigBee待测指标

　　3 R&S针对ZigBee的测试仪器介绍

　　R&S公司提供的独特而全面的专业无线通信解决方案，包括数字集群移动通信网络，陆海空无线通信系统，通信系统加密方案和无线情报侦查系统，帮助中国用户如警察、消防人员、救援机构、边防部队和军队高效可靠地执行其至关重要的任务。1990年，R&S公司向中国民航提供了中国第一套VHF地对空航空管制通信系统，用于首都国际机场，由此开始了与民航长达十余年的密切合作。至今，R&S公司的航空管制通信系统遍及全国各主要民用机场。