專利名稱：一種車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車輛間聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，提供一種車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，主要應(yīng)用 于基于自組織網(wǎng)絡(luò)的車載終端在組網(wǎng)通信中的性能測(cè)試。
背景技術(shù)：
在自組網(wǎng)車輛通信系統(tǒng)中，要求在各種可能的通信環(huán)境中車載通信終端都能保持良好 的通信質(zhì)量。但由于各車輛處于高速移動(dòng)狀態(tài)，并且受實(shí)際通信環(huán)境的影響，車輛間通信 信號(hào)會(huì)受到干擾和損失，從而影響通信，所以必須對(duì)各種環(huán)境下車輛間的通信質(zhì)量進(jìn)行測(cè) 試。可是在實(shí)際環(huán)境中測(cè)試代價(jià)大、環(huán)境不可控，而且通用的信號(hào)發(fā)生器價(jià)格昂貴、體積 較大、使用復(fù)雜，在車輛自組網(wǎng)通信系統(tǒng)測(cè)試中使用不便。而千擾信號(hào)發(fā)生器就是用來(lái)模 擬實(shí)際工作過(guò)程中車輛通信系統(tǒng)的各種干擾信號(hào)，因此針對(duì)車載終端的干擾信號(hào)發(fā)生器可 以在車輛通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中起到很大的作用，方便系統(tǒng)調(diào)試及性能測(cè)試。
無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.Ilb協(xié)議在83.5MHz帶寬上， 一共定義了 M個(gè)信道。信道編號(hào) 及其對(duì)應(yīng)的中心頻率參見(jiàn)802.11協(xié)議規(guī)范文件。在中國(guó)，遵守相關(guān)無(wú)線頻率規(guī)劃，支持其 中11個(gè)信道。正EE802.11b物理層信號(hào)帶寬為22MHz，占有超過(guò)4個(gè)信道帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是設(shè)計(jì)一種專用的滿足IEEE 802.11b傳輸格式的干擾信號(hào)發(fā)生器。 車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置由信道選擇及控制模塊、MAC單元及基帶處理器(BBP)、 I/O調(diào)制解調(diào)、中頻(IF)和射頻(RF)處理單元和天線等部分組成。MAC單元與基帶處理 器(BBP)的功能采用ISL3873來(lái)實(shí)現(xiàn)；中頻(IF)和射頻(RF)處理單元采用ISL3685來(lái) 實(shí)現(xiàn)，1/0調(diào)制解調(diào)的功能釆用HFA3783來(lái)實(shí)現(xiàn)，天線部分由天線與功放、內(nèi)置2.4G檢 波器連接組成；信道選擇及控制模塊采用單片機(jī)及外圍電路實(shí)現(xiàn)。
其中,信道選擇及控制模塊連接MAC單元及基帶處理器(BBP)， MAC單元及基帶處理器 (BBP)連接I/0調(diào)制解調(diào)單元，1/0調(diào)制解調(diào)單元連接中頻(IF)和射頻(RF)處理單元， 中頻(IF)和射頻(RF)處理單元與天線相連進(jìn)行射頻信號(hào)的處理。MAC單元實(shí)現(xiàn)了無(wú)線局 域網(wǎng)(IEEE802.11b)規(guī)范的MAC層功能，主要負(fù)責(zé)接入控制，是基帶處理單元與控制模 塊之間的接口。在控制電路有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，MAC單元負(fù)責(zé)接收控制電路發(fā)送的數(shù)據(jù)，按 照802.11b的格式封裝成幀，然后根據(jù)多址接入?yún)f(xié)議把數(shù)據(jù)幀發(fā)送到信道中去。當(dāng)接收數(shù)
據(jù)時(shí)，MAC單元根據(jù)接收幀的目的地址判斷是否發(fā)往本機(jī)的數(shù)據(jù)，如果是，則接收該幀信 息，進(jìn)而把數(shù)據(jù)提交給控制模塊。為了實(shí)現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)的功能，MAC單元需要對(duì)發(fā)送和接收 緩存進(jìn)行管理，MAC單元通過(guò)總線接口和I/0操作，與控制模塊交換數(shù)據(jù)。
BBP、 IF、 RF三個(gè)單元用來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層功能(串併轉(zhuǎn)換、調(diào)制/解調(diào)、擴(kuò)頻/解擴(kuò)、加 /解繞、加/解密等)，并與MAC單元進(jìn)行必要的信息交換。在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由基帶處理器先進(jìn) 行調(diào)制，IF處理單元把調(diào)制后的信號(hào)上變頻到中頻載波上進(jìn)行放大濾波處理后，再由RF 單元上變頻到射頻上由天線輻射出去。數(shù)據(jù)接收時(shí)執(zhí)行相反的過(guò)程。當(dāng)物理層收到信號(hào)并 確認(rèn)無(wú)錯(cuò)后，提交給MAC-PHY子層，經(jīng)過(guò)拆包后把數(shù)據(jù)上交給MAC層，只要MAC層 接收到數(shù)據(jù)后即對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析，提取所需參數(shù)，并不判斷是否發(fā)給本信號(hào)發(fā)生器。如 果物理層接收到的數(shù)據(jù)有錯(cuò)，則丟棄該數(shù)據(jù)等待下一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)信號(hào)發(fā)生器發(fā)送探測(cè)數(shù)據(jù) 時(shí)，按照設(shè)置好的信道序列發(fā)送數(shù)據(jù)。由于本發(fā)明采用時(shí)分雙工工作模式，所以，發(fā)送時(shí) 不能接收，接收時(shí)不能發(fā)送。
本發(fā)明硬件組成構(gòu)成一個(gè)完整的信號(hào)發(fā)生裝置，可以通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)交換信息， 也可以脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)使用。脫離計(jì)算機(jī)使用時(shí)本發(fā)明具有三種工作方式，可通過(guò)與控制 模塊相連的撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，并配置相應(yīng)的指示信號(hào)燈。
在第一種工作方式下，當(dāng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置上電之后，首先按照控制模塊中存儲(chǔ)的符 合802.11b規(guī)范的信道列表進(jìn)行信道掃描，信道列表可通過(guò)控制模塊源程序進(jìn)行修改。本 發(fā)明包括兩種信道掃描方式被動(dòng)方式和主動(dòng)方式，可通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇。在被動(dòng)信道掃 描方式下，對(duì)每一個(gè)信道輪流進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并將每一個(gè)收到的信號(hào)幀存入緩存，由于每一個(gè) 信號(hào)幀包含可以與基本服務(wù)群匹配的所有參數(shù)，因此按照數(shù)據(jù)幀中所含參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后即 可在該信道發(fā)送干擾信號(hào)。在主動(dòng)信道掃描方式下，首先依次在每一個(gè)信道發(fā)送探測(cè)幀， 探測(cè)幀會(huì)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)返回幀，如果收到返回幀，則確定使用該信道發(fā)送干擾信號(hào)。 主動(dòng)信道掃描時(shí)，在每一個(gè)信道會(huì)設(shè)置一個(gè)等待時(shí)間t， t值在50毫秒到200毫秒間均勻 分布，等待時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道。
在第二種工作方式下，在系統(tǒng)上電后先對(duì)各芯片及寄存器進(jìn)行初始化，然后根據(jù)撥碼 開(kāi)關(guān)信號(hào)，順序或按照預(yù)置的隨機(jī)序列切換工作信道，在每一個(gè)工作信道設(shè)置一個(gè)工作時(shí) 間tu t,值在100毫秒到500毫秒間均勻分布，工作時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí) 間t2 , t2值在10毫秒到200毫秒間均勻分布。
在第三種工作方式下，使用四個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)從11個(gè)備選工作信道中選擇一個(gè)，在每 一個(gè)工作信道設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間t,， t!值在10秒到20秒間均勻分布，工作時(shí)間到則重新
讀取相應(yīng)撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)，如果撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí)間t2后 發(fā)送干擾信號(hào)，t2值在10毫秒到200毫秒間均勻分布。如果撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)未發(fā)生改變則 繼續(xù)在當(dāng)前信道工作。
在以上三種工作方式下，信號(hào)發(fā)射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四種選擇，通過(guò)兩 個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)或控制程序進(jìn)行自動(dòng)選擇，撥碼開(kāi)關(guān)的優(yōu)先級(jí)高于程序選擇。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計(jì)了一種專用的車輛組網(wǎng)通信測(cè)試裝置，方便了對(duì)車輛間通信 信號(hào)質(zhì)量的測(cè)試。本發(fā)明在使用時(shí)可以手動(dòng)調(diào)整工作信道同時(shí)可以對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行選擇。


圖1為本發(fā)明的硬件組成框圖，天線與功放、內(nèi)置2.4G檢波器共同構(gòu)成天線部分， 2.4GHzRF/IF轉(zhuǎn)換器與壓控振蕩器共同構(gòu)成中頻和射頻處理單元，I/O解調(diào)與調(diào)制與壓控振 蕩器共同構(gòu)成I/0調(diào)制解調(diào)器件，基帶處理與MAC、 SRAM、 FLASH共同構(gòu)成MAC單元與基帶 處理器。
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)初始化及工作流程圖，它主要是將系統(tǒng)芯片初始化并接收來(lái)自控 制模塊的撥碼開(kāi)關(guān)及按鍵信號(hào)然后做出判斷，從而探測(cè)工作信道，并且可以進(jìn)行手動(dòng)或自 動(dòng)的信道切換。
具體實(shí)施例方式
一種專用的滿足正EE 802.11b傳輸格式的車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，由信道選擇 及控制模塊、MAC單元及基帶處理器(BBP)、 I/O調(diào)制解調(diào)、中頻(IF)和射頻(RF)處理 單元和天線等部分組成，總線接口釆用USB形式，MAC單元與基帶處理器(BBP)的功能 采用ISL3873來(lái)實(shí)現(xiàn)，中頻(IF)和射頻(RF)處理單元采用ISL3685來(lái)實(shí)現(xiàn)，I/O調(diào)制解 調(diào)的功能采用HFA3783來(lái)實(shí)現(xiàn)，信道選擇及控制模塊連接MAC單元，MAC單元及基帶處理 器(BBP)連接1/0調(diào)制解調(diào)單元，1/0調(diào)制解調(diào)單元連接中頻(IF)和射頻(RF)處理單元， 中頻(IF)和射頻(RF)處理單元與天線相連進(jìn)行射頻信號(hào)的處理。
ISL3685是2.4GHz射頻/中頻轉(zhuǎn)換和混頻器，內(nèi)部有接收可增益放大器，輸入信號(hào)經(jīng) 濾波器與本振信號(hào)混頻，產(chǎn)生中頻信號(hào)送入下一級(jí)。ISL3685內(nèi)部具有2.4G的鎖相環(huán)。 HFA3983為2. 4GHz內(nèi)置功率放大器的檢測(cè)器。從ISL3685來(lái)的基帶信號(hào)與經(jīng)鎖相的射頻信 號(hào)混合，在HFA3983功率放大器中放大后，經(jīng)濾波發(fā)射出去。HFA3783是中頻正交調(diào)制與 解調(diào)和混頻器芯片，可以調(diào)制和解調(diào)I/0信號(hào)，具有很高的集成度，集成AGC接收中頻放 大器，頻率響應(yīng)達(dá)600MHz，增益達(dá)70dB，且AGC有70dB的增益控制，內(nèi)部具有鎖相環(huán)控 制。HFA3783芯片進(jìn)行中頻到基帶的變換，也需要通過(guò)相應(yīng)配置口對(duì)工作模式和工作頻率
等進(jìn)行寄存器的配置。ISL3873集成了基帶處理與MAC功能，其中的基帶處理部分帶耙子 (Rake)接收和均衡器，是一種高效率高性能的直接擴(kuò)頻基帶處理器、瑞利接收與均衡器， 其片內(nèi)有A/D和D/A對(duì)模擬I和Q輸入與輸出，調(diào)制用DBPSK和DQPSK，具有很好的數(shù)據(jù)捕 獲能力，可利用充足的鍵碼提供可變的數(shù)據(jù)比，在發(fā)射與接收時(shí)，AGC可提供最大的效率。
本發(fā)明可以通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)交換信息，也可以脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)使用。
脫離計(jì)算機(jī)使用時(shí)本發(fā)明具有三種工作方式，可通過(guò)與控制模塊相連的撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行 選擇，并配置相應(yīng)的指示信號(hào)燈。
在第一種工作方式下，當(dāng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置上電之后，首先按照控制模塊中存儲(chǔ)的符 合802.11b規(guī)范的信道列表進(jìn)行信道掃描，信道列表可通過(guò)控制模塊源程序進(jìn)行修改。本 發(fā)明包括兩種信道掃描方式被動(dòng)方式和主動(dòng)方式，可通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇。在被動(dòng)信道掃 描方式下，對(duì)每一個(gè)信道輪流進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并將每一個(gè)收到的信號(hào)幀存入緩存，由于每一個(gè) 信號(hào)幀包含可以與基本服務(wù)群匹配的所有參數(shù)，因此按照數(shù)據(jù)幀中所含參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后即 可在該信道發(fā)送干擾信號(hào)。在主動(dòng)信道掃描方式下，首先依次在每一個(gè)信道發(fā)送探測(cè)幀， 探測(cè)幀會(huì)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)返回幀，如果收到返回幀，則確定使用該信道發(fā)送干擾信號(hào)。 主動(dòng)信道掃描時(shí)，在每一個(gè)信道會(huì)設(shè)置一個(gè)等待時(shí)間t， t值在50毫秒到200毫秒間均勻 分布，等待時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道。
在第二種工作方式下，在系統(tǒng)上電后先對(duì)各芯片及寄存器進(jìn)行初始化，然后根據(jù)撥碼 開(kāi)關(guān)信號(hào)，順序或按照預(yù)置的隨機(jī)序列切換工作信道，在每一個(gè)工作信道設(shè)置一個(gè)工作時(shí) 間t,, t,值在100毫秒到500毫秒間均勻分布，工作時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí) 間t2 ， t2值在10毫秒到200毫秒間均勻分布。
在第三種工作方式下，使用四個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)從11個(gè)備選工作信道中選擇一個(gè)，在每 一個(gè)工作信道設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間t,，仁值在10秒到20秒間均勻分布，工作時(shí)間到則重新 讀取相應(yīng)撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)，如果撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí)間&后 發(fā)送干擾信號(hào)，t2值在IO毫秒到200毫秒間均勻分布。如果撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)未發(fā)生改變則 繼續(xù)在當(dāng)前信道工作。
在以上三種工作方式下，信號(hào)發(fā)射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四種選擇，通過(guò)兩
個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)或控制程序進(jìn)行自動(dòng)選擇，撥碼開(kāi)關(guān)的優(yōu)先級(jí)高于程序選擇。
權(quán)利要求
1、一種車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于包括依次連接的信道選擇及控制模塊、MAC單元、基帶處理器-BBP、I/O調(diào)制解調(diào)、中頻-IF和射頻-RF處理單元、天線部分；總線接口采用USB形式；該裝置能通過(guò)USB接口與計(jì)算機(jī)交換住處或采用脫離計(jì)算機(jī)使用，工作信道為手動(dòng)或自動(dòng)的切換。
2、 如權(quán)利要求2所述的車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于MAC單元與基 帶處理器-BBP的功能采用ISL3873來(lái)實(shí)現(xiàn)，中頻-IF和射頻-RF處理單元功能采用ISL3685 實(shí)現(xiàn)，I/O調(diào)制解調(diào)的功能采用HFA3783來(lái)實(shí)現(xiàn)，天線部分由天線與功放、內(nèi)置2.4G檢 波器連接組成。
3、 如權(quán)利要求1所述的車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于脫離計(jì)算機(jī)使 用時(shí)，具有三個(gè)工作方式，可通過(guò)與控制模塊相連的撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇，并配置相應(yīng)的指 示信號(hào)燈；工作方式l:當(dāng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置上電之后，首先按照控制模塊中存儲(chǔ)的符合802.11b 規(guī)范的信道列表進(jìn)行信道掃描，信道列表可通過(guò)控制模塊源程序進(jìn)行修改，信道掃描方式 有被動(dòng)方式和主動(dòng)方式，通過(guò)按鍵進(jìn)行選擇，在被動(dòng)信道掃描方式下，對(duì)每一個(gè)信道輪流 進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，并將每一個(gè)收到的信號(hào)幀存入緩存，由于每一個(gè)信號(hào)幀包含與基本服務(wù)群匹配 的所有參數(shù)，因此按照數(shù)據(jù)幀中所含參數(shù)進(jìn)行設(shè)置后即可在該信道發(fā)送干擾信號(hào)；在主動(dòng) 信道掃描方式下，首先依次在每一個(gè)信道發(fā)送探測(cè)幀，探測(cè)幀會(huì)請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)返回幀， 當(dāng)收到返回幀時(shí)，則確定使用該信道發(fā)送干擾信號(hào)；主動(dòng)信道掃描時(shí)，在每一個(gè)信道會(huì)設(shè) 置一個(gè)等待時(shí)間t， t值在50毫秒到200毫秒間均勻分布，等待時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道；工作方式2:在系統(tǒng)上電后先對(duì)各芯片及寄存器進(jìn)行初始化，然后根據(jù)撥碼開(kāi)關(guān)信號(hào)， 順序或按照預(yù)置的隨機(jī)序列切換工作信道，在每一個(gè)工作信道設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間tp t!值 在100毫秒到500毫秒間均勻分布，工作時(shí)間到則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí)間t2 ， t2值 在10毫秒到200毫秒間均勻分布；工作方式3:使用四個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)從ll個(gè)備選工作信道中選擇一個(gè)，在每一個(gè)工作信 道設(shè)置一個(gè)工作時(shí)間t!， t,值在10秒到20秒間均勻分布，工作時(shí)間到則重新讀取相應(yīng)撥 碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變，則切換到下一個(gè)信道并等待時(shí)間t2后發(fā)送干擾信號(hào)，t2值在10毫秒到200毫秒間均勻分布，當(dāng)撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)未發(fā)生改變則繼續(xù)在當(dāng)前信 道工作。
4、 如權(quán)利要求3所述的車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于，在工作方式1 下，具有主動(dòng)與被動(dòng)兩種信道掃描模式進(jìn)行信道探測(cè)并讀取數(shù)據(jù)幀中所含參數(shù)；在工作方 式2下，能讀取撥碼開(kāi)關(guān)信號(hào)順序選擇工作信道或使用程序按照預(yù)置隨機(jī)序列選擇工作信 道；在工作方式3下，使用四個(gè)撥碼開(kāi)關(guān)手動(dòng)選擇ll個(gè)備選信道之一作為工作信道，在工 作過(guò)程中可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)切換到任意信道。
5、 如權(quán)利要求3所述的車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，其特征在于在任意一種工作方式下信號(hào)發(fā)射功率有12.5%、 25%、 50%、 100%四種選擇，可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛自組網(wǎng)干擾信號(hào)發(fā)生裝置，它由信道選擇及控制模塊、MAC單元及基帶處理器、I/O調(diào)制解調(diào)、中頻(IF)和射頻(RF)處理單元和天線等部分組成，總線接口采用USB形式。本發(fā)明具有三種可選的工作方式，在每種工作方式下都可以利用控制模塊或控制程序完成對(duì)信道掃描的控制，實(shí)現(xiàn)信道選擇功能以及功率調(diào)節(jié)功能。它可以完成按IEEE802.11b規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輸出物理信號(hào)，本發(fā)明具有良好的實(shí)用性和可編程性，本發(fā)明屬于車輛間聯(lián)網(wǎng)通信領(lǐng)域，適用于車輛間通信系統(tǒng)的測(cè)試。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101188538SQ20071030410
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日
發(fā)明者周賢偉, 安建偉, 揚(yáng) 楊, 楊裕亮, 王小波 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)