| 【中文题名】 | 低功耗传感器网络节点通信模块研究与设计 |
| 【英文题名】 | Research and Design of an Energy Efficient Communication Module for a Sensor Node in a Sensor Network |
| 【学科专业】 | 控制理论与控制工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-25 |
| 【中关键词】 | 传感器网络,低功耗,FSC,PSK,OFDM,CC2420 |
| 【英关键词】 | Sensor network,Low-energy Consumption,Source Coding,Channel Coding,Modulation,FEC,FSK,PSK,OFDM,CC2420, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>传感器的应用 |
| 【论文摘要】 |
本论文来源于2005年重庆市科技攻关重大专项项目《三峡库区水环境安全预警平台建设与科学决策关键技术研究》(CSTC2006AA7024),本文通过分析现有无线传感器网络节点构架设计的利弊,提出将一个节点分为感知控制平台和无线通信平台两大平台子系统的系统体系结构设计方案,并将重点放在无线通信平台尤其是通信调制方式、调制级数、信息编码及基带电路等射频部分的研究及设计上。通过对传感器网络节点构架体系结构、无线通信模块与能量消耗的关系特别是物理层调制级数与编码方式与能量消耗的关系进行研究和探索,建立了能量消耗模型,并进行仿真。通过仿真结果的分析和比较,得到相应的能量消耗结果,为节点硬件设计芯片的选型和开发提供了理论依据。本文还对低功耗的传感器网络节点通信模块的硬件软件进行开发和设计。
本论文主要研究工作及成果如下:
1.分析了传感器网络节能的研究现状,探讨了低功耗对传感器网络的重要性和必要性。
2.对无线传感器网络节点的体系结构及各个模块的能量消耗情况进行了初步的分析,提出了无线传感器网络节点构架设计的系统方式。
3.对前向纠错编码FEC及PSK,FSK,OFDM调制解调级数... |
| 【论文题纲】 |
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中文摘要 |
3-4 |
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英文摘要 |
4-7 |
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1 绪论 |
7-15 |
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1.1 引言 |
7-8 |
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1.2 无线传感器网络能耗特点分析 |
8-9 |
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1.2.1 无线传感器网络的能量来源 |
8 |
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1.2.2 无线传感器网络成本问题 |
8-9 |
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1.3 无线传感器网络相关节能技术 |
9-13 |
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1.3.1 节能电源管理 |
10 |
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1.3.2 节能软件技术 |
10 |
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1.3.3 节能路由技术 |
10-12 |
|
1.3.4 节能无线传输技术 |
12-13 |
|
1.4 论文的项目背景和主要内容 |
13-14 |
|
1.4.1 论文的项目背景 |
13 |
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1.4.2 论文章节 |
13-14 |
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1.5 本章小结 |
14-15 |
|
2 无线传感器网络节点构架研究 |
15-24 |
|
2.1 传感器网络节点构架及能量分析 |
15-18 |
|
2.1.1 供电子系统 |
16 |
|
2.1.2 传感子系统 |
16 |
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2.1.3 计算子系统 |
16-17 |
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2.1.4 通信子系统 |
17-18 |
|
2.2 无线传感器网络节点构架设计 |
18-23 |
|
2.2.1 传统的传感器网络构架特点及挑战 |
18-20 |
|
2.2.2 本项目下对节点构架设计的挑战 |
20 |
|
2.2.3 节点构架设计 |
20-23 |
|
2.3 本章小结 |
23-24 |
|
3 低功耗通信模块的研究与设计 |
24-41 |
|
3.1 无线通信模块与能量消耗的关系 |
24-26 |
|
3.2 系统分析 |
26-30 |
|
3.2.1 模型概述 |
27-28 |
|
3.2.2 RAYLEIGH 衰落信道模型 |
28-29 |
|
3.2.3 抽象对应的数学问题 |
29-30 |
|
3.3 调制策略设计及能耗模型建立 |
30-34 |
|
3.3.1 调制策略 |
30-33 |
|
3.3.2 能耗模型 |
33-34 |
|
3.4 能量管理发送机制设计 |
34-40 |
|
3.4.1 模型相关编码 |
34-35 |
|
3.4.2 节能发送机制模型的推演 |
35-38 |
|
3.4.3 模型仿真 |
38-40 |
|
3.4.4 仿真结果 |
40 |
|
3.5 本章小结 |
40-41 |
|
4 无线通信平台硬件设计 |
41-60 |
|
4.1 引言 |
41 |
|
4.2 方案选择 |
41 |
|
4.3 工程设计 |
41-44 |
|
4.3.1 高频设计 |
41-43 |
|
4.3.2 电磁兼容设计 |
43-44 |
|
4.4 电路元器件选型 |
44-49 |
|
4.4.1 射频芯片选择 |
45-48 |
|
4.4.2 其他器件选择 |
48-49 |
|
4.5 核心的射频电路设计 |
49-52 |
|
4.6 天线设计 |
52-54 |
|
4.6.1 通信距离计算 |
52-53 |
|
4.6.2 通信效率和天线长度计算 |
53-54 |
|
4.7 无线通信平台与控制平台接口设计 |
54-59 |
|
4.7.1 硬件接口设计 |
54-56 |
|
4.7.2 寄存器控制软件接口设计 |
56-59 |
|
4.8 本章小结 |
59-60 |
|
5 总结与展望 |
60-62 |
|
5.1 结论 |
60 |
|
5.2 展望 |
60-62 |
|
致谢 |
62-63 |
|
参考文献 |
63-66 |
|
附录 |
66-68 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.385925 |
