任意分布的無線傳感網(wǎng)分布式天線陣綜合.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,WSN)是一種由傳感器節(jié)點構成的自組織無線網(wǎng)絡,通常情況下各節(jié)點將采集、處理后的數(shù)據(jù)以多跳中繼的方式傳給匯節(jié)點(Sink Node),再由匯節(jié)點傳回遠程控制中心。但是,在某些應用場合中,不能采用多跳鏈路的方式來擴展傳輸距離,或者控制中心離無線傳感網(wǎng)非常遠,匯節(jié)點的發(fā)射功率不能支持足夠遠的傳輸距離。為了解決這個問題,我們希望以WSN節(jié)點為天線陣陣元,以波束合成的方式形成高增益

2、的波束,提高傳輸信噪比,實現(xiàn)WSN遠距離通信。
　　由于WSN節(jié)點在空間上的位置具有隨機性且概率分布是任意的,因此WSN波束合成實際上是一個任意分布的隨機分布天線陣綜合問題。隨機分布天線陣的理論研究始于二十世紀六十年代初期,由于工程上實現(xiàn)困難,人們沒有進行后續(xù)的研究,而把注意力轉向不等間距陣、稀布陣等相對容易實現(xiàn)、功能上可部分替代隨機分布陣的天線陣上。由于WSN波束合成研究的需要,本文重新拾起對隨機分布天線陣理論的研究,并根據(jù)WS

3、N節(jié)點任意分布的特點建立了一套適用于WSN的隨機分布天線陣綜合技術。
　　本文首先建立了一個概率分布任意的二維隨機分布天線陣模型。在合成最大增益波束的意義上,用等效一維陣列化簡了WSN二維隨機分布陣的口徑場相位綜合問題。通過仿真WSN節(jié)點定位誤差對方向圖的影響,提出了抗定位誤差的相位綜合方法。通過方向圖逼近的方法,把WSN隨機分布陣的方向圖在兩個主平面上的幅度綜合問題等效為技術上成熟的連續(xù)口徑天線幅度綜合問題。提出采用并行Gaus

4、s-Seidel迭代算法對WSN隨機分布天線陣進行互耦補償?shù)姆椒?在一定程度上消除了互耦效應對方向圖的不良影響,并用仿真驗證了該方法的有效性。 本文通過對WSN隨機分布天線陣的口徑場幅度分布、相位分布、陣元互耦關系等主要參數(shù)的分析,從理論上證明了采用波束合成方式進行WSN數(shù)據(jù)無線傳送的可行性,并在幅度綜合、相位綜合、互耦補償三個主要方面提出了WSN二維隨機分布陣最大增益波束綜合方法。該理論如何同具體的WSN物理層相結合,進行分布式的饋電