基于时间反演电磁波传输的无线传感器网络的信道模型研究

发布时间：2017-06-26 08:22

  本文关键词：基于时间反演电磁波传输的无线传感器网络的信道模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种新型网络技术。它能对监视区域的环境或检测对象的信息实时感知、采集和处理,并将处理后的信息传送到网络终端用户。现在WSN广泛地应用在多个领域,如智能交通、军事、医疗卫生,在国际上被认为是继Internet之后的第二大网络。但是频谱资源的短缺以及部署环境的复杂性使得WSN节点的共存遇到了非常大的挑战。如何解决WSN中的电磁干扰以及环境中的多径干扰已经成为WSN领域中急需解决的难题。时间反演(Time Reversal,TR)技术能够利用环境中的多径,实现信号在传感器位置的空间和时间同步聚焦,因此基于TR电磁波传输的WSN在克服多径干扰和同频干扰等方面具有独特优势。研究TR电磁波在WSN中的传播规律对于WSN的发展有重要意义。本文第一章首先介绍了论文的研究背景和意义,然后简单陈述了TR信道模型的发展现状以及整个论文的结构安排。在第二章介绍了无线传感器节点的基本知识,以及WSN的系统构架,然后重点阐述了WSN中存在的干扰问题。简单介绍了WSN中传统的抗干扰方式,并指出了这些方法的不足之处。针对这些缺点,提出了具有独特优势的基于TR电磁波传输的WSN网络。接下来,第三章利用平面波理论,将到达传感器节点的电磁波近似为平面波,采用局部射线跟踪方法对到达节点的电磁波进行分析,从而建立了单节点聚焦模型。通过这个模型研究了TR电磁波在到达单个传感器节点时的聚焦情况,分析了影响聚焦半径的因素,利用这个模型可以对WSN节点进行有根据的部署。第四章将TR通信过程等效为一个相关性模型,而TR等效信道就是不同信道之间的相关运算。利用这个相关性模型寻找减少TR聚焦半径的方法,从而提升基于TR的WSN的共存性能。基于这个相关性模型,细致分析冲激响应模型的物理意义,通过在传感器周围增加局部散射体,改变射线最终到达不同接收传感器节点的时间实现了WSN中TR电磁波的超分辨率聚焦。第五章针对于TR需要信道探测的局限性,利用时延信道模型,忽略了多径的衰减,提出了一种简化的TR实现方法。最后第六章对本论文进行了总结并提出了下一步研究方向。
【关键词】：时间反演 无线传感器网络 共存性 信道模型
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 本文主要贡献与创新13
• 1.4 本论文结构安排13-15
• 第二章 WSN及其无线信道基本特性15-32
• 2.1 WSN节点基本结构15
• 2.2 WSN系统构架15-19
• 2.2.1 WSN基本特征16-18
• 2.2.2 WSN中共存问题18
• 2.2.3 WSN共存问题解决方法18-19
• 2.3 TR-WSN基本通信原理19-20
• 2.4 WSN无线信道特性20-31
• 2.4.1 大尺度衰落22-23
• 2.4.2 小尺度衰落23-30
• 2.4.3 多普勒频移30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 WSN中的TR电磁波聚焦模型研究32-43
• 3.1 均匀平面波32-34
• 3.1.1 任意方向均匀平面波33-34
• 3.1.2 射线跟踪法34
• 3.2 TR电磁波在单个节点的聚焦模型的研究34-42
• 3.2.1 电磁波入射覆盖角度对聚焦半径的影响38-39
• 3.2.2 入射电磁波幅度对聚焦半径的影响39-40
• 3.2.3 入射电磁波频率对聚焦半径的影响40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 WSN中TR相关性信道模型的研究43-60
• 4.1 无线信道基本理论43-46
• 4.1.1 无线信道冲激响应43
• 4.1.2 确定性信道的函数43-44
• 4.1.3 线性相移和非线性相移44-46
• 4.2 WSN节点的TR相关性信道模型的研究46-59
• 4.2.1 TR相关性信道模型分析48-54
• 4.2.2 信道冲击响应提取——clean算法54-55
• 4.2.3 不同信道之间相关性分析55-59
• 4.3 本章小节59-60
• 第五章 基于多径时延信道模型的简化TR实现方法60-66
• 5.1 TR信道冲激响应的分析60-63
• 5.2 简化TR实现方式的仿真与验证63-65
• 5.3 本章小节65-66
• 第六章 结论和展望66-68
• 6.1 工作结论66
• 6.2 未来展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻硕期间取得的研究成果72-73

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1 郭权和;;用非线性折射产生时间反演的波前[J];激光与光电子学进展;1978年05期

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本文编号：485493