基于軟件無線電的Zigbee鏈路無線信道狀態(tài)的分析.pdf

1、與有線通信相比，無線通信更容易受到周圍環(huán)境變化的影響以及周圍無線電信號的干擾。為了能夠了解信道鏈路的連接狀態(tài)，研究者一般會選用接收信號強度指示(RSSI)、信號噪聲比(SNR)和包接收率(PRR)等參數(shù)來研究信道鏈路狀況。但是，以上相關參數(shù)均是以整個數(shù)據(jù)包的接收情況為計量單位的，不能完全反映數(shù)據(jù)包傳輸過程碼片序列發(fā)生的細粒度變化，因此對靠近底層協(xié)議的物理層數(shù)據(jù)的傳輸情況進行研究分析，對于研究鏈路無線信道的連接狀態(tài)具有重要意義。
　

2、　Zigbee協(xié)議定義了低速率低功耗的無線個人局域網(wǎng)的物理層(Physical Layer，PHY)協(xié)議和媒體訪問控制層(Medium Access Control，MAC)協(xié)議。在該協(xié)議中，每4位的數(shù)據(jù)符號被編碼為32位的碼片序列(偽隨機序列)，發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容就是編碼后的偽隨機序列。在傳輸過程中，由于復雜的信道環(huán)境，如衰減、干擾、多途等影響，使得發(fā)送的偽隨機序列經(jīng)常會出現(xiàn)一些碼片錯誤。這些碼片持續(xù)時間很短，傳統(tǒng)的信道狀態(tài)計量參數(shù)RSS

3、I、SNR和PRR等不能反映碼片級的錯誤變化。因此，若能夠提供碼片級的出錯信息，則可以為鏈路狀態(tài)的判定分析提供新的依據(jù)。
　　論文通過使用開源軟件無線電設備(USRP)來實現(xiàn)Zigbee通信協(xié)議，記錄不同信道條件下的物理層碼片序列錯誤情況，并采用人工智能分類算法對碼片序列的出錯情況和信道狀態(tài)關系進行了分析。論文發(fā)現(xiàn)根據(jù)碼片序列錯誤信息的不同特點，能夠實現(xiàn)對衰減、干擾和多途等無線鏈路信道狀態(tài)的判定，相關信道判定結果將為上層協(xié)議的設計

4、和運行提供理論依據(jù)。
　　本文的主要工作有：
　　1)使用軟件無線電設備實現(xiàn)Zigbee協(xié)議的通信過程。通過USRP設備來獲取Zigbee協(xié)議物理層信息，進而收集物理層的碼片序列出錯信息并計算出其最小漢明距離。之后根據(jù)錯誤特征圖案的定義，計算各類錯誤特征圖案的百分比及錯誤圖案相關的各項出錯指標。
　　2)人為構造衰減、干擾和多途等無線鏈路通信條件，將收集到的錯誤特征圖案信息采用J48、樸素貝葉斯推理、隨機森林等人工智能