Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 1919664
  • 博文数量: 376
  • 博客积分: 2147
  • 博客等级: 大尉
  • 技术积分: 3642
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2012-02-06 10:47
文章分类

全部博文(376)

文章存档

2019年(3)

2017年(28)

2016年(15)

2015年(17)

2014年(182)

2013年(16)

2012年(115)

我的朋友

分类: 嵌入式

2014-06-25 22:32:09

原文地址:ZigBee物理层协议规范 作者:frankzfz

在不同的国家和地区,ZigBee技术所允许使用的工作频率是不同的,而对于不同的应用频率范围,其调制方式。传输速率均不同,众所周知,蓝牙技术在世界多数国家都采用统一的频率范围,其范围为2.4GHz的ISM频段上,调制采用快速跳频扩频技术,而ZigBee技术不同,对于不同的国家和地区,为其提供的工作频率范围是不同的,ZigBee所使用的频率范围主要分为868/915MHz和2.4Ghz ISM频段,各个具体的频段的频率范围如下表所示:
 
   由于各个国家的地区采用的工作频率范围不同,为提高数据传输速率,IEEE802.15.4规范标准对于不同的频率范围,规定了不同的调制方式,因而在不同的频率段上,其数据传输速率不同,具体调制和传输速率如下所示:
   从上面可以看出ZigBee使用了3个工作频段,每一个频段宽度不同,其分配信道的个数也不相同,在IEEE802.15.4规范标准定义了27个物理信道,信道编号从0到26,在不同的频段其带宽不同,其中2450MHz频段定义了16个信道,915MHz频段定义了10个信道,868MHz频段定义了1个信道。这些信道的中心频率定义如下:
ZigBee物理层通过射频固件和射频硬件提供了一个从MAC层以物理层无线信道的接口。在物理层中,包含一个物理层管理实体(PLME),该实体通过调用物理层的管理功能函数,为物理层管理服务提供其接口,同时,还负责维护由物理层所管理的目标数据库,该 数据库包含有物理层个域网络的基本信息。
ZigBee物理层的结构及接口如下图:
 
图1 物理层结构模型
从图中可以看出,在物理层中,存在有数据服务接入点和物理层实体服务接入点,通过这两个服务接入点提供如下两种服务,它们是:(1)通过物理层数据服务接入点(PD-SAP)为物理层数据提供服务(2)通过物理层管理实体(PLME)服务的接入点(PLME-SAP)为物理层管理提供服务。
物理层的数据服务和管理服务都是通过各种的原语操作完成的,这里就不介绍各种原语的用法和功能了。在以后用到时再结合的具体的实例。
ZigBee协议数据单元的结构
ZigBee协议数据单元(PPDU)数据包的格式。在PPDU数据包结构中,最左边的字段优先发送和接收。在多个字节的字段中,优先发送或接收最低有效字节,而在每一个字节中优先发送最低有效位(LSB),同样在物理层与MAC层之间数据字段的传送也遵循这一规则。每个PPDU数据包由以下几个基本的部分组成:
  • 同步包头SHR:允许接收设备锁定在比特流上,并且与该比特流保持同步
  • 物理层包头PHR:包含帧长度的信息
  • 物理层净荷:长度变化的净荷,携带MAC层的帧信息
PPDU数据包的格式如下图所示:
 
PPDU 数据包的格式
1.前同步码
收发机根据前同步码引入的消息,可获得码同步和符号同步的信息,在802.15.4标准协议中,前同步码由32个进制组成
2.帧定界符
帧定界符由一个字节组成,用来说明前同步码的结构和数据包数据的开始。
3.帧长度
帧长度占7个比特,它的值是PSDU中包含的字节数也即净荷数,该值在0aMaxPHYPacketSize之间。
4.物理层服务数据单元PSDU
物理层服务数据单元的长度是可以变化的,并且该字段能够携带物理层数据包的数据。如果数据包的长度类型为5个字节或大于8个字节,那么,物理层服务数据单元携带MAC层的帧信息,即MAC层协议数据单元。
2.4GHz频带的物理层规范
1.扩展调制
2.4GHz物理层,ZigBee技术采用16位准正交调制技术。在调制前,将数据信号进行转换处理,将信息按每4位信息比特进行处理,第4位信息比特组成一个符号数据,根据该符号数据,从16个几乎正交的为随机序列(PN序列)中,选取其中一个序列作为传送序列。根据所发送连续的数据信息,将所选出的PN序列串接起来,并使用O-QPSK的调制方法,将这些集合在一起的序列调制到载波上。
 
1)比特-符号转换器(Bit-to-Symbol
   在对物理层协议数据单元进行调制前,必须对其所有的二进制数据进行转换处理。首先,必须将二进制数据转换成符号数据,其转换过程如下所述。
将每个字节按4比特位进行分解,将低4位转换成一个符号数据,高4位转换成一个符号数据,物理层协议数据单元的每个字节都要逐个进行处理,即从它的前同步码字段开始到它的最后一个字节。在每个字节处理过程中,优先处理低4位,随后处理高4位。
2)符号-码片的映射(Symbo-to-Chip
   根据处理得到的符号数据,将其进行扩展,即每个符号数据映射成一个32位的伪随机序列(PN序列),这些PN序列通过循环移位或者相互结合(如奇数位取反)等相互关联。
3O-QPSK调制
   扩展后的码元序列通过采用半正弦脉冲形式的O-QPSK调制方法,将符号数据信号调制到载波信号上。其中,编码为偶数的码元调制到I相位的载波上,编码为奇数的码元,调制到Q相位的载波上。每个符号数据由32码元的序列来表示,所以,码元速率是符号速率的32倍。为了使I相位的码元要延迟Tc 秒发送,Tc是码元速率的倒数。
 
 
阅读(734) | 评论(0) | 转发(0) |
0

上一篇:lex & yacc

下一篇:ZigBee 协议规范

给主人留下些什么吧!~~