CN109547070A - 一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备 - Google Patents

一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备 Download PDF

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CN109547070A CN201811409178.6A CN201811409178A CN109547070A CN 109547070 A CN109547070 A CN 109547070A CN 201811409178 A CN201811409178 A CN 201811409178A CN 109547070 A CN109547070 A CN 109547070A
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Abstract

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。

Description

一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备
技术领域
本公开涉及无线通信技术领域，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。
背景技术
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(Industrial Scientific Medical，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(Media Access Control，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。
发明内容
本发明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。
根据本发明实施例的第一方面，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。
根据本发明实施例的第二方面，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；
场形图划分模块：用于按照预设角度范围，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；
有效射频角度选取模块：用于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；
信号整合模块：用于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。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，该终端设备包括ZigBee模块，其中；
所述ZigBee模块设有至少两根天线、与所述至少两根天线连接的射频控制单元、与射频控制单元连接的天线主控制单元，所述天线主控制单元中设有如本发明实施例第二方面提供的装置。
由上述实施例可见，本实施例提供的提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备，在ZigBee系统中设置有两根或两根以上的天线。在该ZigBee系统通信时，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，进而可以从各天线中筛选出接收性能较好、信号强度较高的接收方位；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。这样，ZigBee系统最终得到的天线信号，由于是从各天线中筛选出的接收性能相对较好的射频角度区间所接收的信号整合得到的，进而与采用单根天线接收信号相比，可以剔除天线中与系统中其它天线相比，因受干扰所导致的信号强度相对较弱的区域，并用其它天线在该区域信号强度相对较强的区域补齐，实现弱信号到强信号的变换，进而可以提升zigbee系统的抗干扰性能。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的ZigBee系统中两个天线的射频场形图；
图3为本申请实施例提供的另一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的模拟信号接收点在X方向的仿真拉距场形图；
图5为本申请实施例提供的模拟信号接收点在Y方向的仿真拉距场形图；
图6为本申请实施例提供的模拟信号接收点在Z方向的仿真拉距场形图；
图7为本申请实施例提供的在某一个监测位置下模拟信号接收点与实际信号接收点的信号波形图对比；
图8为本申请实施例提供的整合后的射频场形图；
图9为本申请实施例提供的一种提升ZigBee系统抗干扰性能的装置的基本结构示意图；
图10为本申请实施例提供的一种终端设备的基本结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
针对ZigBee系统通信过程，比较容易受其它干扰源干扰，如容易受到比较强的信号WIFI的干扰，导致ZigBee信号容易丢包、误码率高的问题，本实施例提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法、装置及终端设备。
图1为本申请实施例提供的一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法的流程示意图。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
S11O：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。
具体的,可以将信号发射端设置离被测试天线不同距离的位置，以及，在同一距离下设置信号发射端在被测试天线不同的方位上，这样就得到多个不同的测试点。然后，判断将信号发射端设置在各测试点时，被测试天线在各测试点在不同方向(X/Y/Z三个方向)接收的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，则将在该测试点下对应方向的接收灵敏度定义为第一预设值，例如定义为1，否则，则定义为第二预设值，例如定义为0。最后，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。
例如，在具体实施过程中，可以在发射端按照8dBm或是20dBm强度发送1000个数据包，然后，作为接收端的天线按照1％的误码率要求，如果能接收到990个数据包则判定接收灵敏度达到要求。利用上述方式，将发射端设置在距离被测试天线不同的距离以及在同一距离下设置信号发射端在被测试天线不同的方位上，并分别测试不同的信号发射端位置下，被测试天线在不同接收方向的接收灵敏度，其中，当在该方向下接收灵敏度达到要求是定义为1，否则定义为0，遍历各个测试点下对应的测试结果后，形成该天线的射频场形图。
图2为本申请实施例提供的ZigBee系统中两个天线的射频场形图。如图2所示，该ZigBee系统中设有两根天线，其中，图(a)为该系统中第一根天线在各测试点的接收灵敏度结果形成的射频场形图，图(b)为该系统中第二根天线在各测试点的接收灵敏度结果形成的射频场形图。在上图中，圆心为天线所在位置，沿半径方向延伸，分别代表距离天线不同的距离的测试点；在距离圆心相同距离的各点，代表与天线之间的距离相同但是方位不同的测试点。进一步的，以任一测试点的测试结果为例，若为111则表示在该点在XYZ三个方向的接收灵敏度均达到要求，000则表示在该点XYZ三个方向的接收灵敏度均未达到要求，当然，实际测试过程中，还有单个或两个方向接收灵敏度达到要、其它方向不符合要求的情景。
S12O：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。
其中，预设角度范围可以为0-180°方向、180-360°方向两个区间，还可以为0-90°方向、90-180°方向、180-270°方向、270°-360°方向四个区间，但不并限于上述范围。如图2所示，即为按照0-180°和180-360°两区间的划分方式，将两个天线的射频场形图分别划分为两个角度区间。
S13O：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。
具体的，还是以图2中的天线为例，分别比较两个天线在0-180°和180-360°两个区间的接收灵敏度，在0-180°区间内，天线(a)中的数值1多一些，说明其接收灵敏度符合要求的测试点多，接收性能较好，因此选取该区间作为有效射频角度区间。
S14O：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。
利用上述步骤所筛选的天线有效射频角度区间，选择天线在其有效射频角度区间所接收到的信号作为有效信号，然后，将各区间的有效信号整合，形成一个完整的信号，作为ZigBee系统的天线最终接收到的信号。通过上述筛选天线有效射频区间，然后，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，、可以剔除天线中与系统中其它天线相比，因受干扰所导致的信号强度相对较弱的区域，并用其它天线在该区域信号强度相对较强的区域补齐，实现弱信号到强信号的变换，进而可以提升zigbee系统的抗干扰性能。
从图2中的射频场形图中可以其存在强信号分布的区域和弱信号分布的区域，虽然利用上述实施例中的方式可以这样可以剔除天线中一部分受干扰的弱信号分布区域，但是在一些方位上还是存在弱区域，不能从根本上解决系统方向性差的问题。针对上述问题，我们还提出信号消噪处理的方式。
图3为本申请实施例提供的另一种提升ZigBee系统抗干扰性能的方法的流程示意图。如图3所示，该方法具体包括如下步骤：
S310：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。
具体的，影响天线信号的干扰因素有金属干扰和杂讯干扰，系统根据各天线接收的信号分析是金属干扰还是杂讯干扰。其中，分析干扰源类型时，可以从时域和频域的角度来分析信号的传输状态。
在时域上是以时间为基准，观察天线接收的信号在传输过程中，信号的幅值随着时间的变化，若是杂讯干扰，则其幅值会随着时间产生不稳定的跳动。在频域上则是以频率为基准，观察天线接收的信号在传输过程中信号幅值随着频率的变化，若是杂讯干扰，则其幅值会随着时间产生不稳定的跳动。
S320：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。
具体的，消噪处理可以采用如下步骤：
1)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的天线所接收信号的实际强度值VR的相对误差小于预设值，即以使(Vn-VR)/Vn小于预设值，其中，VR为天线接收信号的强度值，Vn＝VR+10nlog10(r/d)+X，n为环境参考因素、本实例中将其取值为0.33，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。
Vn作为一个信号参考强度值，其具体值需要经过初步位置确认、误差分析、精确定位三个步骤，以使其与天线接收信号的强度值的相对误差不能超过预设值，本实施例将两者相对误差设为10％以内，但并不限于所述值。具体的，Vn的确认可以采用如下步骤：
a)判断当选取模拟信号接收点位于待消噪天线所在位置时，对应的所述信号参考强度值与待消噪天线所接收信号的实际强度值的相对误差所在区间。
例如，首先选取模拟信号接收点位于待消噪天线天线所在位置时，当(Vn-VR)/Vn>50％，则执行步骤b)；当(Vn-VR)/Vn>20％，则执行步骤e)；当(Vn-VR)/Vn<10％且>0，则直接将模拟信号接收点位于设置在该天线所在位置；其它以此同理。
b)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。
根据Vn＝VR+10nlog10(r/d)+X，当调整模拟信号接收点的位置后，对应模拟信号接收点与信号原点距离r也会改变，进而对应Vn改变。然后，再计算调整模拟信号接收点后对应的Vn的值，并判断(Vn-VR)/Vn所在区间，例如，如果整模拟信号接收点后，对应的(Vn-VR)/Vn>40％，则执行步骤c；同理，当为其它值时，则根据其所在区间，执行相应的步骤即可。
c)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。
d)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。
e)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。
f)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。
通过上述调整，使两者相对误差在10％以内。
g)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。
2)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，对该存在杂讯干扰的天线接收的信号进行消噪处理。
具体的，可以将模拟信号接收点的仿真实验模型设为其在X/Y/Z三个方位的仿真拉距场形图，对应的消噪处理过程如下：
a)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，拉距场形图，是指按照预设步长选取的离散测试点所形成的射频场形图。本实施例设计每15度一个监测点，得到模拟信号接收点在X/Y/Z三个方位的仿真拉距场形图。如图4，即为本申请实施例提供的模拟信号接收点在X方向的仿真拉距场形图。如图5，即为本申请实施例提供的模拟信号接收点在Y方向的仿真拉距场形图。如图6，即为本申请实施例提供的模拟信号接收点在Z方向的仿真拉距场形图。
b)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。
通过抽取实际拉距场形图中的监测点、与对应方位的仿真拉距场形图中的监测点进行对比。图7为本申请实施例提供的在某一个监测位置下模拟信号接收点与实际信号接收点的信号波形图对比。如图7所示，上面模拟信号波形是平滑的正弦波，下面天线实际接收信号为有毛刺的受到干扰的信号，其中毛刺部分是受到干扰而引发的波形失真，为了消除失真，便可以参考模拟信号波形毛刺部分抵消掉。
S330：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。
通过上述消噪算法抵消掉了部分接收角度中的干扰，然后再各天线消噪处理后的接收灵敏度，绘制各天线的射频场形图，其中，具体绘制方式参考上述实施例中的具体步骤，本实施例在此不再赘述。
S340：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。
S350：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。
本实施例假设ZigBee系统中设有两根天线，同时将每个天线分为0-90°、90-180°、180-270°、270°-360°四个区间，还定义天线接收信号整体满足误码率在1％以下且频偏在±15ppm以内的判定为符合要求，并定义为1，否则定义为0。进而，变化后的4个角度区间的天线的四种状态为00,01,10,其中00代表两个天线都比较差，01代表第一个天线差、第二个天线好，10代表第一个天线好，第二个天线差，11代表两个天线都比较好。进一步的，如果是状态00则根据该区间对应的接收灵敏度检测结果，从中选择一个相对好的；如果是状态01,则选择第二个天线；如果是10，则选择第一个天线；如果是11，则根据该区间对应的接收灵敏度检测结果，从中选择一个相对好的。
S360：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。
图8为本申请实施例提供的整合后的射频场形图。如图8所示，经过上述信号消噪处理、以及筛选后，整合后的射频场形图中不再存在明显的弱信号分布区域，进而可以有效实现弱信号到强信号的变换，整体提升zigbee系统的抗干扰性能。
上述实施例中是对每个天线在各方位均进行消除干扰处理，为了减少数据处理量，还可以预先筛选出来有效射频角度区间，然后再针对有效射频角度区间的天线信号进行消除干扰处理。具体的，可按照如下处理方式进行：
S410：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。
S420：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图。
例如，划分为0-180°、180-360°两个区间。
S430：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。
S440：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。
S450：如果存在杂讯干扰，则利用预设算法对存在干扰的天线在其有效射频角度区间接收到的信号进行消噪处理。
其中，具体的消噪处理过程可以参考上述实施例，本实施例在此不再赘述。
然后，经过上述处理后，再按照上述实施例二中的步骤S340至步骤S360中的方法进行后续信号处理即可。
基于上述方法，本实施例还提供了一种提升ZigBee系统抗干扰性能的装置。图9为本申请实施例提供的一种提升ZigBee系统抗干扰性能的装置的基本结构示意图。如图9所示，该装置应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，具体包括：
场形图绘制模块910：用于分别根据所述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；
场形图划分模块920：用于按照预设角度范围，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；
有效射频角度选取模块930：用于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；
信号整合模块940：用于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。
基于上述装置，本实施还提供了一种终端设备，其中，本实施例中的终端设备可以为智能窗帘、洗衣机、冰箱等。图10为本申请实施例提供的一种终端设备的基本结构示意图。如图10所示，该终端设备包括ZigBee模块100，其中，该ZigBee模块100设有至少两根天线，本实施例以两根天线为例、分别为第一天线101和第二天线102，但并不限于两根，还包括与第一天线101和第二天线102连接的射频控制单元103、与射频控制单元103连接的天线主控制单元104，所述天线主控制单元104中设有如上述实施例中的提升ZigBee系统抗干扰性能的装置。在该ZigBeeE模块中有天线主控制单元104发送信号给射频控制单元103，并通过第一天线101和第二天线102实现发送和接收功能。
另外，该终端设备还设有主控制器200，主控制器200通过无线与ZIGBEE模块100连接，实现射频通讯。进一步的，通过时钟模块300给主控制器200提供时钟信号。主控制器200通过I2C信号与外设400通信，比如，如果用户按动按键，信号会通过按键传送给主控制器，并实现控制功能。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

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。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，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。
6.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：
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。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
9.一种提升ZigBee系统抗干扰性能的装置，其特征在于，应用于具有至少两根天线的ZigBee系统，所述装置包括：
场形图绘制模块：用于分别根据所述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；
场形图划分模块：用于按照预设角度范围，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；
有效射频角度选取模块：用于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；
信号整合模块：用于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。
10.一种终端设备，其特征在于，包括ZigBee模块，其中；
所述ZigBee模块设有至少两根天线、与所述至少两根天线连接的射频控制单元、与射频控制单元连接的天线主控制单元，所述天线主控制单元中设有如权利要求9所述的装置。
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