基于超寬帶的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)集成了傳感器、微機電系統(tǒng)(MEMS)和無線網(wǎng)絡(luò)通信三大技術(shù),由于其巨大的應(yīng)用價值而備受世界各界的關(guān)注,是當(dāng)前研究的熱點和前沿技術(shù)。但是傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在計算、存儲、供電和通信能力等方面存在局限性,尤其是傳統(tǒng)正弦載波通信固有缺陷無法滿足傳感器節(jié)點低成本、低功耗、抗干擾、低設(shè)計復(fù)雜度等方面要求。超寬帶(Ultra Wide Band,簡稱UWB)無線通信技術(shù)恰好是一種能夠彌補這些缺點的短距離無線通信技術(shù)。特別是在密

2、集多徑環(huán)境下具有空間傳輸容量大、傳輸速率高、對多徑的分辨能力強、功率譜密度低等獨特優(yōu)勢,使得UWB技術(shù)在WSN中有著巨大的應(yīng)用潛能。在這樣的背景下,本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金和江西省教育廳科技計劃項目的研究內(nèi)容,主要研究了以下工作:
　　1、在查閱了大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,綜述了國內(nèi)外WSN、UWB技術(shù)及兩者相結(jié)合的技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,結(jié)合UWB無線傳輸技術(shù)的特點,分析了基于UWB的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)優(yōu)勢,提出了本文的研究內(nèi)

3、容。
　　2、在研究脈沖成形、脈沖調(diào)制及多址技術(shù)基礎(chǔ)上,研究了UWB信號的產(chǎn)生、數(shù)據(jù)信息調(diào)制以及多址調(diào)制方式的性能特點。發(fā)現(xiàn)直擴二進制相位調(diào)制方式抗多徑性能優(yōu)于脈沖跳時與脈位調(diào)制相結(jié)合的TH-PPM調(diào)制方式,更適合作為超寬帶無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的脈沖調(diào)制方式。
　　3、提出了基于超寬帶的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框架,闡述了各部分的功能及實現(xiàn)方式。并對WSN的Routing算法和MAC層協(xié)議進行了分析,研究了適合于該網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議和Ro

4、uting協(xié)議。
　　4、研究了UWB脈沖信號產(chǎn)生技術(shù),提出了利用雪崩晶體管產(chǎn)生高斯脈沖的門徑,設(shè)計和仿真了UWB窄脈沖發(fā)生電路。在此基礎(chǔ)上,探究和解析了四種常用的接收機,提出了UWB無線收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計方法以及整個網(wǎng)絡(luò)的工作過程。
　　5、分析了Rake接收機的基本原理和性能特點,結(jié)合Matlab軟件從不同信道、不同類型的Rake接收機和不同合并方式三方面分析了Rake接收技術(shù)的特性。結(jié)果表明,三因素對Rake接收性能有直接