【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等應(yīng)用的不斷發(fā)展,LPWAN技術(shù)日益引起人們的重視,基于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LPWAN已經(jīng)成為無(wú)線終端設(shè)備的主要通信方式之一。由于無(wú)線終端設(shè)備對(duì)電池長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航的要求,其大部分時(shí)間必須處于睡眠狀態(tài)才能降低功耗,故有效掌控睡眠/喚醒的切換成為了低功耗設(shè)計(jì)研究重點(diǎn),而傳統(tǒng)喚醒方式存在開(kāi)窗時(shí)間長(zhǎng)或誤喚醒率高且無(wú)法計(jì)算評(píng)估的缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)無(wú)線終端的喚醒方法進(jìn)行了研究,采用偽隨機(jī)序列自相關(guān)特性的喚醒方法來(lái)降低終端設(shè)備的功耗。主要研究?jī)?nèi)容如下:首先為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線終端的低功耗喚醒,本文采用比特流喚醒方法。根據(jù)設(shè)計(jì)需求,在對(duì)比分析循環(huán)碼、巴克碼以及偽隨機(jī)序列特性的基礎(chǔ)上,決定采用偽隨機(jī)序列自相關(guān)特性的方法。該方法可從比特流的任意位置截取信息自行判斷是否蘇醒,喚醒成功率高。提出了非固定開(kāi)窗時(shí)間的方法,在保證能耗不增加的情況下,進(jìn)一步降低開(kāi)窗時(shí)間;其次針對(duì)此喚醒方法帶來(lái)的誤喚醒率增高的問(wèn)題,提出了基于偽隨機(jī)序列移位相加特性的方法和二次解碼的方法,并對(duì)可行性進(jìn)行了分析,優(yōu)化后的方法達(dá)到降低了誤喚醒率的目的;最后為了驗(yàn)證研究成果,設(shè)計(jì)并完成了智慧社區(qū)照明系統(tǒng)中的照明器無(wú)線終端控制器,并具有開(kāi)關(guān)燈控制、狀態(tài)反饋、設(shè)置工作時(shí)間段、定時(shí)查詢、故障查詢等功能。在此平臺(tái)上進(jìn)行了基本功能、喚醒率、誤喚醒率、功耗等測(cè)試。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,非固定的開(kāi)窗時(shí)間法降低了系統(tǒng)的整體開(kāi)窗時(shí)間,而二次解碼的自相關(guān)喚醒方法的誤喚醒率極低,基于二者結(jié)合優(yōu)化后的自相關(guān)喚醒方法功耗更低。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文第 3 章 基于照明器無(wú)線終端控制器的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)為了對(duì)無(wú)線終端的自相關(guān)喚醒方法驗(yàn)證，在智慧社區(qū)照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了照明器無(wú)線終端控制器作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，硬軟件設(shè)計(jì)滿足基本功能的需求，并在此基礎(chǔ)上，將自相關(guān)喚醒方法的設(shè)計(jì)移植到無(wú)線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中。3.1 照明器無(wú)線終端控制器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹智慧社區(qū)照明系統(tǒng)是由上位機(jī)管理系統(tǒng)、集中控制器和照明器無(wú)線終端控制器三個(gè)層次組成，智慧社區(qū)照明系統(tǒng)如圖 3-1 所示。

在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建完成以后，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基本功能及性能、本文主要研究的喚醒方法進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，判斷是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。測(cè)試內(nèi)容主要分為三部分：一是系統(tǒng)基本功能測(cè)試，包括集中器與照明器無(wú)線終端控制器之間的通信成功率、通信協(xié)議及控制功能測(cè)試，此外還測(cè)試了通信距離和 RSSI（Received Signal Strength Indicator，接收信號(hào)強(qiáng)度指示）等；二是對(duì)固定開(kāi)窗時(shí)間的自相關(guān)喚醒方法、非固定開(kāi)窗時(shí)間的自相關(guān)喚醒方法以及優(yōu)化誤喚醒率的方法，進(jìn)行喚醒率與誤喚醒率測(cè)試；三是通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)得終端各種狀態(tài)下的電流，建立功耗模型，進(jìn)行仿真測(cè)試及分析。4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基本功能及數(shù)據(jù)通訊測(cè)試基于智慧社區(qū)照明系統(tǒng)，搭建了無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)物圖如圖 4-1 所示，（a）中的為照明器無(wú)線集中器實(shí)物圖，主要負(fù)責(zé)（b）中的為照明器無(wú)線終端控制器與上位機(jī)管理系統(tǒng)之間建立通信，，進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換，對(duì)數(shù)據(jù)初步處理、存儲(chǔ)、傳輸?shù)取＃╞）中實(shí)物的硬軟件設(shè)計(jì)在第 3 章已做了詳細(xì)講解，采用 GPIO 模式的直接按位傳輸可對(duì)本文研究的自相關(guān)喚醒方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP393.2

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