無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點低功耗設(shè)計研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）在信息通信學(xué)科領(lǐng)域中，屬于一個新興的研究方向。它將傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、信號處理技術(shù)等多領(lǐng)域多學(xué)科的技術(shù)融合在一起。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將客觀世界的物理信號與信息世界中的邏輯信號有機的結(jié)合在一起，極大的促進了人與自然交互方式的變革。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在人們的生活和工業(yè)生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究成為全世界的研究熱點。但是，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，存在非常大的差異。無線傳感器

2、網(wǎng)絡(luò)通常使用電池來提供能量。電池能量的受限成為制約無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的“瓶頸”。在眾多應(yīng)用條件下，一旦電池沒電，整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能將受到嚴重影響；所以降低傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的功率消耗，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)工作時間，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中，備受人們的關(guān)注。
　　本文中針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點低功耗設(shè)計，延長無線傳感器網(wǎng)連續(xù)工作時間這一技術(shù)難題，提出了三方面的解決方案。首先，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中傳輸方式的選擇，本文對比了

3、OOFSK傳輸和FSK傳輸?shù)哪芎闹笜撕驼`碼率指標，同時給出了一種將兩種性能指標結(jié)合在一起的綜合能效指標形式。通過理論推導(dǎo)和實驗仿真可以看出，在低信噪比、低OOFSK調(diào)制占空比情況下，OOFSK傳輸具有優(yōu)勢。其次，本文將高效率 E類功率放大器引入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中，介紹了E類功率放大器的基本工作原理和性能，并結(jié)合OOFSK調(diào)制信號和FSK調(diào)制信號，使用ADS和MATLAB聯(lián)合仿真，給出了E類功率放大器對兩種不同包絡(luò)信號誤碼率的影響。仿

4、真結(jié)果表明，E類功率放大器對衡包絡(luò)FSK調(diào)制信號影響很小，損失信噪比小于0.2dB，而對非衡包絡(luò)OOFSK調(diào)制信號影響較大，損失信噪比在1dB左右。最后本文針對電池的恢復(fù)效應(yīng)作了簡要介紹，并結(jié)合OOFSK和FSK兩種信號的放電特性進行電池的放電實驗，實驗結(jié)果表明，電池連續(xù)工作時間隨放電占空比的減小而增加，50％是放電占空比的一個門限，放電占空比小于這個門限時，再繼續(xù)減小放電占空比，對電池恢復(fù)效應(yīng)的影響不大。這個結(jié)果對于低功耗無線傳感器網(wǎng)