R& S公司的无线数据通信ZigBee测量解决方案

摘要

根据IEEE 802.15.4的标准需求以及ZigBee的基本原理的介绍，全面介绍了罗德与施瓦茨公司对无线数据通信ZigBee完整而成熟的测试解决方案。

1  引言

无线网络是一个庞大的家族，各种无线技术都有不同的应用。发展至今，无线网络也各不相同。与蓝牙技术一样，ZigBee也是一种短距离无线通信技术。

作为低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术，ZigBee名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。ZigBee过去又称为"HomeRF Lite"，"RF-EasyLink"或"FireFly"无线电技术，目前统一称为ZigBee技术。

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提供了一系列的仪器以满足不同的ZigBee测试需求，下面简单介绍一下本文中提到的测试仪器，包括信号产生方案和信号分析方案（见表3和表4）。

表3  R&S公司的任意矢量信号产生方案

表4   R&S公司的任意矢量调制信号分析解决方案

作者：甘秉鸿    来源：电信网技术