一种可配置的后向散射无线传感网络架构

发布时间：2017-03-29 12:22

  本文关键词：一种可配置的后向散射无线传感网络架构，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人类社会是在信息交流的基础上建立的,因而通信对人类社会文明、进步与发展起着巨大的推动作用。在物联网产业快速发展的同时,无线传感网络也受到了更多的关注。低成本和低功耗是无线传感网络得到普遍应用的重要原因,也是重点的研究方向。运用后向散射通信原理,可大大降低无线通信系统的成本和功耗,美国的华盛顿大学研究了基于后向散射通信具有射频能量获取的WISP(Wireless Identification and Sensing Platform)无线智能传感系统。因此,基于软件无线电技术、LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench)和USRP(Universal Software Radio Peripheral)平台的后向散射无线传感网络架构的设计是否可行成为本文所要解决的关键问题。本文结合后向散射和软件无线电的基本原理,并基于LabVIEW和USRP平台,提出了一种将后向散射技术应用于无线传感网络并通过LabVIEW和USRP平台实现的创新思路,设计了一种面向多传感应用、简单、低功耗、可配置后向散射无线传感网络架构原型,运用理论分析、仿真验证等多种方式着重对该架构的可配置零中频接收的后向散射无线传感收发器和传感节点进行研究,在此基础上设计射频载波、收发器和传感节点的程序框图和前面板图,并实现系统的联调。通过无线射频能量获取和传感节点的射频唤醒,有效地降低了系统功耗。文中论述了副载波可配置的频分多址接入方法,给出并证明了避免多传感器接入碰撞的传感数据脉冲周期约束条件。分析了架构的接收性能,给出并证明了在对数正态信道环境下的接收中断率的闭式解。最后,实验和仿真验证了提出架构的有效性和可行性,实验测试误差矢量幅度(EVM,Error Vector Magnitude)值小于2.8%,且数值分析和Monte Carlo仿真验证间中断率误差小于1.86%。
【关键词】：后向散射 无线传感网 软件无线电 中断率
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 引言8-14
• 1.1 后向散射技术概述8-10
• 1.1.1 后向散射研究动态9-10
• 1.2 传感网络简介10-12
• 1.2.1 无线传感器网络研究背景和意义10-11
• 1.2.2 国外研究现状11
• 1.2.3 国内研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第二章 后向散射无线传感网络架构14-24
• 2.0 典型的无线传感网络架构14-15
• 2.1 后向散射传感信号模型15-16
• 2.2 可配置的后向散射无线传感网络架构16-24
• 2.2.1 基于软件无线电可配置的架构17-18
• 2.2.2 脉冲周期配置条件18-20
• 2.2.3 零中频接收的射频前端20
• 2.2.4 零中频接收的数据处理20-24
• 2.2.4.1 信号获取20-22
• 2.2.4.2 数据提取22-24
• 第三章 后向散射架构软件无线电原型的设计与实现24-33
• 3.1 LabVIEW和GNU Radio24-25
• 3.2 NI USRP 293025-26
• 3.3 软硬件平台的安装和使用26-30
• 3.3.1 LabVIEW软件平台的安装26-27
• 3.3.2 USRP驱动软件的安装27-28
• 3.3.3 LabVIEW平台的使用28-30
• 3.4 可配置、射频唤醒的后向散射传感网络原型30-31
• 3.5 射频连续载波原型31-33
• 第四章 架构的实现与分析33-40
• 4.1 实验设置33-35
• 4.1.1 实验环境33
• 4.1.2 基于LabVIEW的图形用户接口33-35
• 4.2 仿真和实验结果35-40
• 4.2.1 无线能量获取35-36
• 4.2.2 接收到的后向散射基带I\Q信号36-38
• 4.2.3 误差矢量幅度38
• 4.2.4 中断率38-40
• 第五章 总结与展望40-42
• 5.1 论文主要工作与总结40-41
• 5.2 进一步工作展望41-42
• 致谢词42-43
• 参考文献43-46
• 在学期间发表的论文与研究成果46-47
• 附录一 部分实验仿真图47-51
• 附录二 中断率仿真程序51-52

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