專利名稱：信號檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的信號檢測系統(tǒng)，尤其關(guān)于檢測無線檢測網(wǎng)
絡(luò)(WSN, Wireless Sensor Network)中的無線節(jié)點(diǎn)的信號檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線檢測網(wǎng)絡(luò)包舍歉布在空間中的多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)，這些無線節(jié)點(diǎn)通常是微小而低成本的裝置，包含了^r測節(jié)點(diǎn)(end device)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(router)，檢測節(jié)點(diǎn)可檢測其周遭環(huán)境的溫度、聲音、震動(dòng)、壓力等信息，這些檢測節(jié)點(diǎn)可將檢測到的信息以無線的方式傳播至網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)再將檢測信息回傳至服務(wù)器。初期發(fā)展無線檢測網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)機(jī)希望可將其應(yīng)用在軍事用途上，而現(xiàn)今無線檢測網(wǎng)絡(luò)已廣泛的應(yīng)用在環(huán)境、健康、交通等各類監(jiān)測應(yīng)用上。
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)因其所在位置不易到達(dá)或體積過于微小而難以更換電池，因此，為了節(jié)省電力，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不適合長距離發(fā)射檢測信息，如此一來，當(dāng)一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)距離基地臺(tái)或服務(wù)器太遠(yuǎn)時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)必須通過其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將檢測信息一個(gè)節(jié)點(diǎn)接著一個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳遞到基地臺(tái)或服務(wù)器，即所謂的多重跳躍代傳(multi-hop re lay)機(jī)制，因此，在無線檢測網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量變得非常重要。此外，檢測節(jié)點(diǎn)所收集到的檢測信息通過無線通信的方式傳送至任一 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，再通過各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間以多重跳躍代傳機(jī)制傳遞到基地臺(tái)或服務(wù)器，因此檢測節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通信質(zhì)量亦相當(dāng)重要。
為了確保該無線節(jié)點(diǎn)放置在這個(gè)位置與這個(gè)方向(通常以天線所指方向)能夠與其他無線節(jié)點(diǎn)有穩(wěn)定的通信質(zhì)量，我們需要進(jìn)行信號檢測。而會(huì)影響此通信質(zhì)量的主要因素為兩個(gè)進(jìn)行測試的無線節(jié)點(diǎn)是否都在彼此信號涵蓋的范圍里頭(無線節(jié)點(diǎn)A的信號需涵蓋到無線節(jié)點(diǎn)B，無線節(jié)點(diǎn)B的需涵蓋到無線節(jié)點(diǎn)A)，這個(gè)信號的涵蓋范圍即是天線輻射場形的大小所表現(xiàn)出來的能力，與天線的種類以及天線所指方向相當(dāng)有關(guān)系。
以往在檢測各無線節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量時(shí)，檢測者通常利用包含一計(jì)算裝置(例如個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或個(gè)人電腦(PC))與電連接于其上的一無線接口
4(interface )(例如符合802. 15. 4通信規(guī)范的無線接口)的一4全測工具來檢測傳輸質(zhì)量。檢測者操作該檢測工具使該計(jì)算裝置通過該無線接口發(fā)射一測試信號至一待測無線節(jié)點(diǎn)，并通過該無線接口接收該待測無線節(jié)點(diǎn)依據(jù)該測試信號所回傳的一響應(yīng)信號，接著再依據(jù)響應(yīng)信號產(chǎn)生檢測結(jié)果。然而，這樣的檢測方式會(huì)產(chǎn)生一些問題，首先，檢測者與檢測工具所在位置通常距離無線檢測網(wǎng)絡(luò)的各無線節(jié)點(diǎn)很遠(yuǎn)，例如檢測工具位在辦公室的桌子上而無線檢測網(wǎng)絡(luò)的各無線節(jié)點(diǎn)都安置于辦公室的天花板上，如此一來，桌子上的檢測工具與天花板上的無線節(jié)點(diǎn)的間的檢測結(jié)果就不足以代表天花板上各無線節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量，而若把檢測工具拿到天花板上去進(jìn)行測試是很累人也是很不便利的動(dòng)作。
此外，即使檢測工具所在位置離各無線節(jié)點(diǎn)^f艮近仍可能發(fā)生另 一 問題，即無線接口上的天線通常與無線節(jié)點(diǎn)上的天線有不同的特性，例如天線輻射場形不同，雖然大部分無線節(jié)點(diǎn)所采用的天線都是全向性天線(Ominidirectional antenna),理想中的全向性天線輻射場形是一個(gè)正圓，
的信號涵蓋距離相差很多，所以用來串起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，若因放置的位置與方向不對，就會(huì)造成某一段的網(wǎng)絡(luò)連線質(zhì)量很不穩(wěn)定，進(jìn)而影響
到整體網(wǎng)絡(luò)的通信能力。這也是需要使用信號檢測工具來確保網(wǎng)絡(luò)中每一段通信能力的原因的一。如此一來，即使檢測工具與待測無線節(jié)點(diǎn)的檢測結(jié)果顯示不同特性的天線間的傳輸質(zhì)量極佳，在同樣的位置上，假若以另一無線節(jié)點(diǎn)置換該檢測工具，則由于此無線節(jié)點(diǎn)與檢測工具在硬件上可能不具有相同特性(例如天線輻射場形)的天線而使得操作類型異于原先使用不同特性的天線進(jìn)行檢測時(shí)所構(gòu)成的操作，因此可能因?yàn)樘炀€輻射場形的改變而使得此時(shí)的傳輸質(zhì)量大大改變，換句話說，由于檢測工具與待測無線節(jié)點(diǎn)可能具有不同特性的天線，因此，檢測工具與待測無線節(jié)點(diǎn)的間的檢測結(jié)果并無法確實(shí)地反映出具有同 一天線特性的無線節(jié)點(diǎn)間的信號傳輸狀態(tài)。
因此，亟需一種能適當(dāng)模擬無線節(jié)點(diǎn)的信號檢測器以正確檢測各無線節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一提供一種信號檢測系統(tǒng)，用于檢測一無線網(wǎng)絡(luò)中至少一無線節(jié)點(diǎn)，每一無線節(jié)點(diǎn)具有一第一天線與一第一收發(fā)機(jī)，該信號檢測系統(tǒng)包含一信號檢測器與一無線接口。該信號檢測器，包含有第二天線、 一第二收發(fā)機(jī)與一檢測電路。該第二收發(fā)機(jī)電連接于該第二天線。而該檢測電路電連接于該第二收發(fā)機(jī)，該檢測電路產(chǎn)生一測試信號并經(jīng)由該第二收發(fā)機(jī)與該第二天線發(fā)送至該無線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由該第二天線與該第二收發(fā)機(jī)接收該無線節(jié)點(diǎn)依據(jù)該測試信號所回傳的一響應(yīng)信號，以及依據(jù)該響應(yīng)信號產(chǎn)生一檢測
結(jié)果。該無線接口發(fā)送一控制信號至該信號檢測器。其中該檢測電路依據(jù)該控制信號來產(chǎn)生該測試信號，且該檢測電路另經(jīng)由該第二收發(fā)機(jī)與該第二天線發(fā)送該檢測結(jié)果至該無線接口 。


圖1為本發(fā)明信號檢測系統(tǒng)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的一實(shí)施例的示意圖。
圖2為圖1所示的檢測電路的一實(shí)施例的示意圖。
主要元件符號說明
100無線節(jié)點(diǎn)102第一天線
104第一收發(fā)機(jī)200信號檢測器
202第二天線204第二收發(fā)機(jī)
206檢測電路300無線接口
302第三天線208微處理器
210存儲(chǔ)裝置400信號4企測系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明信號檢測系統(tǒng)應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的一實(shí)施例的示意圖。無線
網(wǎng)絡(luò)(例如無線檢測網(wǎng)絡(luò))包含多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)100,而信號檢測系統(tǒng)400包含一信號檢測器200與一無線接口 300。本實(shí)施例中，各無線節(jié)點(diǎn)100包含一第一天線102與一第一收發(fā)機(jī)而信號檢測器200則包含一第二天線202、 一第二收發(fā)機(jī)204與一檢測電路206。無線節(jié)點(diǎn)100可為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)亦可為檢測節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明的信號檢測系統(tǒng)400可檢測信號檢測器200與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信號質(zhì)量亦可檢測信號檢測器200與檢測節(jié)點(diǎn)間的信號質(zhì)量，即模擬各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通信與模擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與各檢測節(jié)點(diǎn)間的通信。請注意，在不影
響本發(fā)明技術(shù)公開之下，圖1僅顯示三個(gè)無線節(jié)點(diǎn)100,然而本發(fā)明并未限制無線網(wǎng)絡(luò)中無線節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，此外，圖1中僅顯示出與本發(fā)明有關(guān)的元件。
為了正確檢測各無線節(jié)點(diǎn)100間的傳輸質(zhì)量，利用一硬件結(jié)構(gòu)上類似無線節(jié)點(diǎn)100的信號檢測器200來模擬一無線節(jié)點(diǎn)100。信號檢測器200可以通過無線的方式傳輸信息，故可放置在距離各無線節(jié)點(diǎn)很近的位置上，從而避免因放置位置上的誤差影響傳輸質(zhì)量^r測結(jié)果。此外，為了避免因天線輻射場形不同而影響傳輸質(zhì)量檢測結(jié)果，信號檢測器200的第二天線202可采用與無線節(jié)點(diǎn)100的第一天線102具有相同的特性的天線，例如天線輻射場形。在信號檢測器200上選用與無線節(jié)點(diǎn)100上相同的天線，因天線種類不同所造成的輻射場形差異將會(huì)縮小許多，也因此可以增加信號檢測結(jié)果的可信度。
信號檢測器200的第二收發(fā)才幾204電連接于第二天線202，以及;f企測電路206電連接于第二收發(fā)機(jī)204，檢測電路206產(chǎn)生一測試信號St并經(jīng)由該第二收發(fā)機(jī)與該第二天線發(fā)送至一待測無線節(jié)點(diǎn)100，此外，信號檢測器200并經(jīng)由第二天線202與第二收發(fā)機(jī)204接收一待測無線節(jié)點(diǎn)100依據(jù)測試信號St所回傳的一響應(yīng)信號Sa,以及依據(jù)響應(yīng)信號Sa產(chǎn)生一檢測結(jié)果Sr。
本實(shí)施例中，檢測電路206依據(jù)響應(yīng)信號Sa所產(chǎn)生的檢測結(jié)果Sr包含分組錯(cuò)誤率(PER, Packet Error rate)信息與通信質(zhì)量識(shí)別(LQI ， LinkQuality Indication)信息，請注意，此僅作為范例說明的用，并非為本發(fā)明的限制，亦即，于本發(fā)明的其他實(shí)施例中，檢測結(jié)果Sr亦可包含其他與傳輸質(zhì)量有關(guān)的信息。
在使用上，檢測者可以利用一計(jì)算裝置(例如個(gè)人數(shù)字助理或個(gè)人電腦，未圖示)使連接在其上的一無線接口 300 (例如符合802. 15. 4通信規(guī)范的無線接口 )經(jīng)由 一第三天線302發(fā)送一控制信號Sc至信號檢測器2 00， 一般來說，第三天線302與第一天線102具有不同的天線輻射場形，然而，本發(fā)明并不局限于此。檢測者通過計(jì)算裝置與無線接口 300遙控信號檢測器200,其中檢測電路206依據(jù)控制信號Sc來產(chǎn)生測試信號St，且檢測電路206另經(jīng)由第二收發(fā)機(jī)204與第二天線202發(fā)送檢測結(jié)果Sr至無線接口 300，其中發(fā)送至無線接口 300的檢測結(jié)果Sr亦包含前述的分組錯(cuò)誤率信息與通信質(zhì)量識(shí)別信息，如此一來，檢測者就可通過該計(jì)算裝置讀取、整理分組錯(cuò)誤率信息與通信質(zhì)量識(shí)別信息以衡量傳輸質(zhì)量。檢測者只需把信號檢測器200放在待測無線節(jié)點(diǎn)附近，就可以在舒適的地方通過信號檢測器200對檢測者不易到達(dá)的無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號^r測工作，應(yīng)該會(huì)使信號檢測的才喿作流程方便許多，也 能節(jié)省時(shí)間。
此外，為了同時(shí)檢測信號檢測器200與無線網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)100的 間的傳輸質(zhì)量，本發(fā)明的檢測電路206亦可將測試信號St經(jīng)由第二收發(fā)機(jī) 204與第二天線202廣播至多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)100，并經(jīng)由第二天線202與第二收 發(fā)機(jī)204接收該多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)100依據(jù)測試信號St所分別回傳的多個(gè)響應(yīng)信 號Sa,最后再依據(jù)多個(gè)響應(yīng)信號Sa產(chǎn)生所要的檢測結(jié)果。
為了進(jìn)一步降低因信號檢測器200的硬件平臺(tái)與無線節(jié)點(diǎn)100的硬件平 臺(tái)不同而造成的傳輸質(zhì)量檢測錯(cuò)誤，可依照第一天線102的各種特性(例如天 線幾何尺寸、制造、種類、型號)設(shè)計(jì)第二天線202,使第二天線202與第一 天線102相同。此外，因天線所放置的電路板的介電系數(shù)、電路板上其他元 件的擺放位置、使用外殼等因素，可能會(huì)影響天線實(shí)際的輻射場形，為了將 這些因素對傳輸質(zhì)量檢測結(jié)果的影響降到最低或完全排除，可適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)第 二收發(fā)機(jī)204以使其與第一收發(fā)機(jī)104相同。
檢測者藉由遙控便能適當(dāng)操控模擬無線節(jié)點(diǎn)的信號檢測器，因而得以方 便且正確的得知無線網(wǎng)絡(luò)中各無線節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量。請注意，熟悉此技藝 者當(dāng)可推知本發(fā)明除可應(yīng)用在無線檢測網(wǎng)絡(luò)之外亦可應(yīng)用于任何無線網(wǎng)絡(luò)， 換句話說，無線檢測網(wǎng)絡(luò)僅為本發(fā)明信號檢測系統(tǒng)的一種應(yīng)用，然而，在不 違背本發(fā)明精神的下，本發(fā)明信號檢測系統(tǒng)亦可應(yīng)用于其他需進(jìn)行信號檢測 的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，這些設(shè)計(jì)變化均屬本發(fā)明的范疇。此外，本發(fā)明對選擇 無線檢測網(wǎng)絡(luò)的無線節(jié)點(diǎn)放置位置亦有相當(dāng)大的幫助，舉例來說，在選擇無 線節(jié)點(diǎn)放置位置時(shí)，先經(jīng)由測試信號檢測器得知在某些特定位置上與其他無 線節(jié)點(diǎn)間的傳輸質(zhì)量，再依據(jù)傳輸質(zhì)量決定是否在該些特定位置上放置無線 節(jié)點(diǎn)。無線檢測網(wǎng)絡(luò)的無線節(jié)點(diǎn)的特性的一為無線節(jié)點(diǎn)都很便宜，若因?yàn)橐?進(jìn)行信號檢測而將其相對應(yīng)的檢測行為寫進(jìn)無線節(jié)點(diǎn)的固件程序中，將會(huì)占 去某部分的存儲(chǔ)器空間，而且不同廠商出產(chǎn)的無線節(jié)點(diǎn)可能無法放置同一份 信號檢測用的固件程序，所以本發(fā)明所提的信號檢測方式并不需要無線節(jié)點(diǎn) 增加多余的程序來滿足可以使用我們所發(fā)明的信號檢測系統(tǒng)的功能。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所進(jìn)行的等效 變化與修改，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
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權(quán)利要求
1. 一種信號檢測系統(tǒng)，用于檢測一無線網(wǎng)絡(luò)中至少一無線節(jié)點(diǎn)，每一無線節(jié)點(diǎn)具有一第一天線與一第一收發(fā)機(jī)，該信號檢測系統(tǒng)包含一信號檢測器，包含有一第二天線；一第二收發(fā)機(jī)，電連接于該第二天線；以及一檢測電路，電連接于該第二收發(fā)機(jī)，該檢測電路產(chǎn)生一測試信號并經(jīng)由該第二收發(fā)機(jī)與該第二天線發(fā)送至該無線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由該第二天線與該第二收發(fā)機(jī)接收該無線節(jié)點(diǎn)依據(jù)該測試信號所回傳的一響應(yīng)信號，以及依據(jù)該響應(yīng)信號產(chǎn)生一檢測結(jié)果；以及一無線接口，發(fā)送一控制信號至該信號檢測器；其中該檢測電路依據(jù)該控制信號來產(chǎn)生該測試信號，且該檢測電路另經(jīng)由該第二收發(fā)機(jī)與該第二天線發(fā)送該檢測結(jié)果至該無線接口。
2. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該至少一無線節(jié)點(diǎn)包含至少 一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或至少一^r測節(jié)點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該檢測結(jié)果包含有一分組錯(cuò) 誤率信息。
4. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該檢測結(jié)果包含有一通信質(zhì) 量識(shí)別信息。
5. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該第一天線與該第二天線相同。
6. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該第一收發(fā)機(jī)與該第二收發(fā) 機(jī)相同。
7. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該無線網(wǎng)絡(luò)系為一無線檢測 網(wǎng)絡(luò)。
8. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該檢測結(jié)果包含有一分組錯(cuò) 誤率信息。
9. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該檢測結(jié)果包含有一通信質(zhì) 量識(shí)別信息。
10. 如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該無線網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)，以及該;險(xiǎn)測電路將該測試信號經(jīng)由該第二收發(fā)才幾與該第二天線廣播至 該多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由該第二天線與該第二收發(fā)機(jī)接收該多個(gè)無線節(jié)點(diǎn)依據(jù) 該測試信號所分別回傳的多個(gè)響應(yīng)信號，以及依據(jù)該多個(gè)響應(yīng)信號產(chǎn)生該檢 測結(jié)果。
11.如權(quán)利要求1所述的信號檢測系統(tǒng)，其中該第一天線的輻射場形相 同于該第二天線的輻射。
全文摘要
本發(fā)明提供信號檢測系統(tǒng)，用于檢測無線網(wǎng)絡(luò)中至少一無線節(jié)點(diǎn)，該系統(tǒng)包含信號檢測器與無線接口。信號檢測器包含有第二天線、第二收發(fā)機(jī)與檢測電路。第二收發(fā)機(jī)電連接于第二天線。檢測電路電連接于第二收發(fā)機(jī)，檢測電路產(chǎn)生測試信號并經(jīng)由第二收發(fā)機(jī)與第二天線發(fā)送至無線節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由第二天線與第二收發(fā)機(jī)接收無線節(jié)點(diǎn)依據(jù)測試信號所回傳的響應(yīng)信號，以及依據(jù)響應(yīng)信號產(chǎn)生檢測結(jié)果。無線接口發(fā)送控制信號至信號檢測器。其中檢測電路依據(jù)控制信號來產(chǎn)生測試信號，且檢測電路另經(jīng)由第二收發(fā)機(jī)與第二天線發(fā)送檢測結(jié)果至無線接口。
文檔編號H04B17/00GK101459475SQ200710197169
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者賴宏仁, 黃子哲 申請人:財(cái)團(tuán)法人資訊工業(yè)策進(jìn)會(huì)