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1、(10)申请公布号 CN 102651669 A (43)申请公布日 2012.08.29 C N 1 0 2 6 5 1 6 6 9 A *CN102651669A* (21)申请号 201110042883.9 (22)申请日 2011.02.23 H04B 17/00(2006.01) H04B 15/00(2006.01) H04W 24/00(2009.01) H04W 84/18(2009.01) (71)申请人苏州博联科技有限公司 地址 215123 江苏省苏州市独墅湖高教区林 泉街399号南工院201室 申请人东南大学苏州研究院 (72)发明人刘昊 黄成 王薇 李全雷 (74)。
2、专利代理机构苏州创元专利商标事务所有 限公司 32103 代理人范晴 (54) 发明名称 一种传感器网络节点抗干扰测试系统以及测 试方法 (57) 摘要 本发明公开了一种传感器网络节点抗干扰测 试系统以及测试方法，本测试系统的待测模块通 过SMA接口与矢量信号源相连，通过RS-232串口 与PC机相连，矢量信号源通过GPIB/LAN接口与 PC机相连。本发明通过Matlab仿真软件对信号进 行频谱搬移和叠加，利用一台矢量信号源同时产 生待测信道信号和干扰信号，不仅实现了对传统 的传感器网络节点抗干扰测试系统的优化，也同 时大大降低了进行抗干扰测试的硬件条件，节约 了测试成本。传统的抗干扰测试系。
3、统需要将两台 矢量信号源的信号通过功率耦合器耦合在一起， 功率耦合器对测试系统的结果也会产生一定的影 响，本系统中只需要对一台矢量信号源进行远程 控制，大大降低了测试系统的复杂度，提高了测试 结果的准确性以及测试效率。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 5 页 1/1页 2 1.一种传感器网络节点抗干扰测试系统，其特征在于，包括矢量信号发生器和PC机， 所述矢量信号发生器通过GPIB/LAN接口与PC机相连，所述矢量信号发生器通过SMA接口 与待测模块相连，所述待测。
4、模块通过RS-232串口与PC机相连。 2.根据权利要求1所述的传感器网络节点抗干扰测试系统，其特征在于，所述矢量信 号发生器带有内部基带产生器。 3.根据权利要求2所述的传感器网络节点抗干扰测试系统，其特征在于，所述矢量信 号发生器可以同时产生待测信道信号和干扰信号。 4.根据权利要求3所述的传感器网络节点抗干扰测试系统，其特征在于，所述矢量信 号发生器为安捷伦E4438C矢量信号发生器。 5.一种传感器网络节点抗干扰测试方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)在PC机上通过Matlab仿真软件对信号进行频谱搬移和叠加； (2)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，将生成的波形文。
5、件下载到矢量信号 源中； (3)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，将矢量信号源调制到待测信道的频 率； (4)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，将矢量信号源的输出信号幅度调到 合适大小； (5)PC机通过RS-232串口改变待测模块的工作信道，使模块处于接收状态； (6)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，触发信号； (7)PC机通过RS-232串口查询待测模块接收信号的情况，完成测试。 权 利 要 求 书CN 102651669 A 1/6页 3 一种传感器网络节点抗干扰测试系统以及测试方法 技术领域 0001 本发明涉及传感网物理层测试领域，尤。
6、其涉及一种传感器网络节点抗干扰测试系 统以及测试方法。 背景技术 0002 随着半导体技术和通信技术的飞速发展，无线网络技术已经成为新的研究热点。 IEEE 802.11b虽然已成为无线局域网的主要标准，但是IEEE 802.11b的组网成本较高，主 要用来建设计算机局域网并支持大量数据传输。为了促使简单方便的、可以随意使用的无 线装置大量涌现，低廉的价格将起到关键的作用，同时也有必要制定一个标准的解决方案。 这个标准要解决的问题是设计一个维持最小流量的通信链路和低复杂度的无线收发信机。 其核心问题是低功耗、低成本的设计和提供低带宽、低速率的应用。在大多数控制应用中， Wi-Fi/802.11。
7、和蓝牙标准都不是很理想。 0003 为了满足低功耗、低成本无线网络的需要，IEEE标准委员会在2002年12月成立了 一个新的任务组，开始制定低速率无线个人区域网(LR-WPAN)标准，称为IEEE 802.15.4， 其任务就是制定物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC)规范，开发一种用于固定、便携或移 动设备的低复杂度、低成本和低功耗的低速率无线连接标准，一般室内的传输距离从10米 到30米不等，在室外最大传输距离可达150米。取决于具体应用不同，电池使用寿命可长 达数年。该标准已于2003年10月获得正式批准。 0004 2006年，IEEE 802.15.4小组发布了IEEE 802。
8、.15.4b标准，此标准可有效简化 IEEE 802.15.4架构并改善互通性，进而提高系统稳定度。这一标准对IEEE 802.15.4做 了特别的改进和修正，并将与其兼容。新标准明确了一些模糊的概念，减少了不必要的复杂 性，增加了安全密钥使用的灵活性，并将一些新的频率分配考虑在内。这一修改的目的在于 使之可以和其它与IEEE及其它共存任务组相关的设备相共存，目前，该标准还在进一步发 展和完善中。 0005 IEEE 802.15.4b(ZigBee)可以说是蓝牙的同族兄弟，它使用2.4GHz波段，采用跳 频技术。与蓝牙相比，更简单、速率更慢、功率及费用也更低。它的基本速率是250kb/s，当。
9、 降低到28kb/s时，传输范围可扩大到134米并获得更高的可靠性。另外，它可与254个节 点联网，可比蓝牙更好地支持游戏、消费电子、仪器和家庭自动化应用。 0006 综上所述，IEEE 802.15.4b标准以其独特的优势弥补了低成本、低功耗和低速率 无线通信市场的空缺，在现在和将来，会有更多的注意力和研发力量转到该块领域。 0007 传感网络节点抗干扰测试系统参照IEEE 802.15.4b的测试方式，对其邻道干扰 和相间信道干扰相关指标进行测试验证。现有的测试系统需要用两台信号源同时产生待测 信道信号和干扰信号，系统的测试成本高且复杂，测试精确度低且易引进其他不确定因素。 发明内容 00。
10、08 本发明目的是：提供一种传感器网络节点抗干扰测试系统以及测试方法，解决系 说 明 书CN 102651669 A 2/6页 4 统的测试成本高且复杂，测试精确度低且易引进其他不确定因素等问题。 0009 本发明的技术方案是：一种传感器网络节点抗干扰测试系统，其特征在于，包括矢 量信号发生器和PC机，所述矢量信号发生器通过GPIB/LAN接口与PC机相连，所述矢量信 号发生器通过SMA接口与待测模块相连，所述待测模块通过RS-232串口与PC机相连。 0010 进一步的，所述矢量信号发生器带有内部基带产生器。 0011 进一步的，所述矢量信号发生器可以同时产生待测信道信号和干扰信号。 001。
11、2 进一步的，所述矢量信号发生器为安捷伦E4438C矢量信号发生器。 0013 Agilent E4438C矢量信号发生器具有宽RF调制带宽、快采样率和大存储器，它 是传感器网络节点抗干扰测试系统的关键。此外，Agilent E4438C矢量信号发生器还提 供达6GHz的频率覆盖，能符合各种频率要求的传感器网络节点抗干扰测试要求。Agilent E4438C还具有多种控制接口，如以太网控制接口(LAN)，GPIB控制接口和RS232控制接口 等，可以方便地实现远程控制，实现自动测量。当E4438C安装了内部基带产生器(选件601 或者选件602)之后，就类似于在仪器内部安装了一个基带任意波形发。
12、生器。利用该任意波 形发生器，就可以自己定制产生测试需要的任意波形，并由E3348C调制至任意射频频率。 它通过RS-232串口与PC机相连，可以在抗干扰测试过程中实时改变待测的信道。 0014 一种传感器网络节点抗干扰测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 0015 (1)在PC机上通过Matlab仿真软件对信号进行频谱搬移和叠加； 0016 (2)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，将生成的波形文件下载到矢量 信号源中； 0017 (3)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，将矢量信号源调制到待测信道 的频率； 0018 (4)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制。
13、矢量信号源，将矢量信号源的输出信号幅度 调到合适大小； 0019 (5)PC机通过RS-232串口改变待测模块的工作信道，使模块处于接收状态； 0020 (6)PC机通过GPIB/LAN接口远程控制矢量信号源，触发信号； 0021 (7)PC机通过RS-232串口查询待测模块接收信号的情况，完成测试。 0022 本发明的优点是： 0023 通过Matlab仿真软件对信号进行频谱搬移和叠加，利用一台矢量信号源同时产 生待测信道信号和干扰信号，不仅实现了对传统的传感器网络节点抗干扰测试系统的优 化，也同时大大降低了进行抗干扰测试的硬件条件，节约了测试成本。传统的抗干扰测试系 统需要将两台矢量信号源。
14、的信号通过功率耦合器耦合在一起，功率耦合器对测试系统的结 果也会产生一定的影响，本系统中只需要对一台矢量信号源进行远程控制，大大降低了测 试系统的复杂度，提高了测试结果的准确性以及测试效率。 附图说明 0024 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述： 0025 图1为本发明的传感器网络节点抗干扰测试系统的系统框图； 0026 图2为本发明矢量信号源输出的不加干扰的待测信道信号频谱图； 0027 图3是本发明矢量信号源输出的加邻道干扰的信号频谱图； 说 明 书CN 102651669 A 3/6页 5 0028 图4是本发明矢量信号源输出的加相间信道干扰的信号频谱图； 0029 图5是本发明。
15、待测模块的电路示意图； 0030 图6是本发明传感器网络节点抗干扰测试系统的工作流程图。 具体实施方式 0031 实施例：以下结合本发明构成的系统框图、信号频谱图、电路示意图以及控制方法 的工作流程图，对本发明进行详细的描述。 0032 该传感器网络节点抗干扰测试系统，通过Matlab仿真软件对信号进行频谱搬移 和叠加，利用一台矢量信号源同时产生待测信道信号和干扰信号，不仅实现了对传统的传 感器网络节点抗干扰测试系统的优化，也同时大大降低了进行抗干扰测试的硬件条件，节 约了测试成本。其待测模块通过SMA接口与矢量信号源相连，通过RS-232串口与PC机相 连，矢量信号源通过GPIB/LAN接口。
16、与PC机相连。 0033 为了表述的清楚、简洁，分别对矢量信号源产生的不同信号做如下定义，并在后 续的描述中均以该定义指代：不加干扰的待测信号的理想信号为A信号，加邻道干扰的 混合信号为B信号，加相间信道干扰的混合信号为C信号。在测试相邻信号抑制时，测试 信道采用IEEE802.15.4规范信号，且输入信号幅度为接收机灵敏度加3dB。邻道也加入 IEEE802.15.4规范信号。此时接收机在满足误包率测试情况下，至少能抑制邻道0dB以上 的干扰信号。相邻信道抑制测试时，同一时刻只能有一路干扰信号。在测试相间信道信号 抑制时，测试信道采用IEEE802.15.4规范信号，且输入信号幅度为接收机灵。
17、敏度加3dB。相 间信道也加入IEEE802.15.4规范信号。此时接收机在满足误包率测试情况下，至少能抑制 邻道30dB以上的干扰信号。相间信道抑制测试时，同一时刻只能有一路干扰信号。 0034 如图1所示的传感器网络节点抗干扰测试系统的系统框图，首先PC机通过 GPIB/LAN控制口远程控制矢量信号源，将PC机上通过Matlab仿真软件编写的符合 IEEE802.15.4规范的信号数据文件下载到矢量信号源中，然后初始化矢量信号源的一些设 置，建立远程连接以及初始化具体步骤如下所示： 0035 1.建立PC对仪器的远程连接 0036 Set SigGen.IOrm.Open(TCPIP0:1。
18、92.168.1.102:inst0:INSTR) 0037 2.重新设置矢量信号源 0038 With SigGen 0039 .IO.timeout5000 0040 .WriteString*RST 0041 End With 0042 3.打开矢量信号源的调制解调模式 0043 SigGen.WriteString:OUTPut:MODulation:STATe ON 0044 4.打开射频输出 0045 SigGen.WriteString:OUTPut:STATe ON 0046 5.设置滤波器类型 0047 SigGen.WriteString :RADio:CUSTom:FIL。
19、Ter ZIGBEE HALF SINE 说 明 书CN 102651669 A 4/6页 6 0048 6.设置码元速率 0049 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:BRATe 2E+6 0050 7.设置调制方式 0051 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:MODulation:UIQZIGBEE_IQ_ MAP 0052 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:MODulation UIQ 0053 8.设置触发模式 0054 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:TRIGger。
20、:TYPE SINGle 0055 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:TRIGger BUS 0056 9.打开用户(custom)模式 0057 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:STATe On 0058 10.调用A信号的波形文件 0059 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:DATAwaveform-A 0060 初始化后，设置模块的待测信号相应地改变仪器的输出频率，模块的改变信道的 函数如下所示： 0061 Z1000_changechannel(channel_RX) 0062 设置仪器的信号输。
21、出幅度： 0063 SigGen.WriteString:Power&Str(power_RX)&dBm 0064 触发矢量信号源的信号输出，PC机在串口检查接收到的包的个数，根据 IEEE802.15.4规范，当传输1000个包，模块的误包率小于1的情况下的天线端能接收到 的最小幅度为该模块的接收灵敏度，且要求接收灵敏度小于-85dBm。所以在不了解待测模 块的接收性能时，可以从-85dBm循环降低仪器的输出幅度，测试得到待测模块的接收灵敏 度。 0065 系统中测试模块的接收灵敏度是为了测试模块的抗干扰能力而服务的。 IEEE802.15.4要求在测试相邻信号抑制和相间信道抑制时，测试信道。
22、输入信号幅度为接收 机灵敏度加3dB。 0066 在得到了模块的接收灵敏度之后，矢量信号源.调用B信号的波形文件： 0067 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:DATAwaveform-B 0068 设置仪器的信号输出幅度为接收机灵敏度加3dB： 0069 SigGen.WriteString:Power& Str(RX+3)&dBm 0070 触发矢量信号源的信号输出，PC机在串口检查接收到的包的个数，根据 IEEE802.15.4规范，当传输1000个包，模块的误包率小于1的情况下的，至少能够抑制邻 道0dB以上的干扰信号。若要测试接收机的最大抑制能力，可循环。
23、叠加干扰信号的输出幅 度，这个可以产生波形文件数据时，改变干扰信号和测试信道信号的比值来实现。 0071 在测试完邻道信道抑制后，矢量信号源调用C信号的波形文件： 0072 SigGen.WriteString:RADio:CUSTom:DATAwaveform-C 0073 设置仪器的信号输出幅度为接收机灵敏度加3dB： 0074 SigGen.WriteString:Power& Str(RX+3)&dBm 0075 触发矢量信号源的信号输出，PC机在串口检查接收到的包的个数，根据 说 明 书CN 102651669 A 5/6页 7 IEEE802.15.4规范，当传输1000个包，模块。
24、的误包率小于1的情况下的，至少能够抑制相 间信道30dB以上的干扰信号。若要测试接收机的最大抑制能力，可循环叠加干扰信号的输 出幅度，这个可以产生波形文件数据时，改变干扰信号和测试信道信号的比值来实现。 0076 如图2所示是A信号的频谱图，将矢量信号源的输出端通过SMA-SMA的射频连接 线接到频谱仪上，图2为在频谱仪的相关设置如下所示： 0077 1.中心频率(CF)为2.415GHz 0078 2.带宽(SPAN)为10MHz 0079 3.RBW20KHz，VBW50KHz 0080 如图3所示是B信号的频谱图，待测信道为2.415GHz，邻道干扰为2.41GHz。将矢 量信号源的输出。
25、端通过SMA-SMA的射频连接线接到频谱仪上，图3为在频谱仪的相关设置 如下所示： 0081 1.中心频率(CF)为2.415GHz 0082 2.带宽(SPAN)为25MHz 0083 3.RBW10KHz，VBW10KHz 0084 如图4所示是C信号的频谱图，待测信道为2.415GHz，相间信道干扰为2.405GHz。 将矢量信号源的输出端通过SMA-SMA的射频连接线接到频谱仪上，图4为在频谱仪的相关 设置如下所示： 0085 1.中心频率(CF)为2.41GHz 0086 2.带宽(SPAN)为20MHz 0087 3.RBW210KHz，VBW50KHz 0088 如图5所示是本发。
26、明待测模块相一致的电路示意图。其中外置处理单元(MCU单 元)与无线收发单元通过总线连接，二者构成能够实现各种功能的无线数据传输。本实 施例采用了由飞思卡尔提供的一款SoC芯片MC13213，该芯片集成了MCU微处理器单元和 2.4GHz的无线收发单元。MCU微处理器单元和2.4GHz的无线收发单元之间通过SPI串口 总线相连接。MCU微处理器单元是一个8位的HCS08内核的处理器，其集成了通用串口和定 时/计时器等一系列功能。无线收发单元的频段选择的是2.4GHz的ISM频段，其物理层是 按照IEEE802.15.4的标准来设计的，它的数据传输速率为250kbps，该频带划分为16个信 道，。
27、每个信道占5MHz的带宽。采用直接序列扩频(DSSS)和0-QPSK的调试方式，提高了无 线信号的抗干扰能力。PC机可以通过RS-232接口对待测模块发送配置信息，例如工作模 式，工作信道，输出功率等等。模块通过SMA与矢量信号源相连，接收矢量信号源发出的信 号。测试接收机性能。 0089 如图6所示是本发明传感器网络节点抗干扰测试系统的工作流程图，它是根据 IEEE802.15.4规范要求，对待测模块16个信号的抗干扰能力的验证性测试。测试开始后， 先对矢量信号源初始化，然后判断待测项有哪些，若选择了“邻道干扰”测试项，则程序先开 始测试“信道1”，通过串口配置待测模块的信道，通过GPIB/。
28、LAN口配置仪器的输出频率，触 发矢量信号源的B波形文件(文件中包含1000个测试包)，待测模块会将接收到的包吐到 RS-232串口，PC机通过检查串口接收到包的个数是否大于990来判断待测模块是否通过该 信道的邻道干扰测试，测试结果将自动通过EXCEL显示出来，“信道1”测试完了，测试“信道 2”，依次类推直到16个信道测试完成。若选择了“相间信道干扰”测试项，则程序先开 说 明 书CN 102651669 A 6/6页 8 始测试“信道1”，通过串口配置待测模块的信道，通过GPIB/LAN口配置仪器的输出频率，触 发矢量信号源的C波形文件(文件中包含1000个测试包)，待测模块会将接收到的。
29、包吐到 RS-232串口，PC机通过检查串口接收到包的个数是否大于990来判断待测模块是否通过该 信道的相间信道干扰测试，测试结果将自动通过EXCEL显示出来，“信道1”测试完了，测试 “信道2”，依次类推直到16个信道测试完成。测试结果将自动保存在EXCEL表格中。 0090 经测试证明，本发明所设计的传感器网络节点抗干扰测试系统及控制方法应用于 实验测试和生产测试中，不仅实现了对传统的传感器网络节点抗干扰测试系统的优化，也 同时大大降低了进行抗干扰测试的硬件条件，节约了测试成本。降低了测试系统的复杂度， 提高了测试结果的准确性以及测试效率。 说 明 书CN 102651669 A 1/5页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102651669 A 2/5页 10 图3 说 明 书 附 图CN 102651669 A 10 3/5页 11 图4 说 明 书 附 图CN 102651669 A 11 4/5页 12 图5 说 明 书 附 图CN 102651669 A 12 5/5页 13 图6 说 明 书 附 图CN 102651669 A 13 。