本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式發(fā)射波束形成技術(shù)的研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用的同時,往往會受到傳統(tǒng)的傳感器-匯聚節(jié)點-基站結(jié)構(gòu)的限制,特殊環(huán)境下匯聚節(jié)點不能布設(shè),以至于網(wǎng)絡(luò)無法適用。如何基于能量受限的傳感器節(jié)點,建立與基站直接的通信鏈路,成為進一步推動無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用亟待解決的關(guān)鍵問題。波束形成是通過天線陣列的協(xié)作,形成定向功率增益,可顯著提高通信性能。一般意義上,N元天線陣列能夠形成2N倍的功率增益,意味著2N倍改善的信噪比,或者N倍擴展的通信范圍。本文著眼于擴展通信范圍,針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式發(fā)射波束形成相關(guān)問題展開了研究�；舅枷胧菍⒉ㄊ碚搼�(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,以傳感器節(jié)點為陣元,形成“虛擬天線陣列”,獲得定向功率增益,擴展通信范圍。首先,作者在理論上分析了分布式波束的空間特征。討論了在傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用波束理論的限制條件;分析了隨機分布傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式波束特征,給出了波束分布的數(shù)學(xué)結(jié)論;研究了不同相位誤差水平下功率增益的統(tǒng)計特性。研究結(jié)論為分布式通信鏈路計算提供了理論參考。其次,針對實現(xiàn)分布式波束關(guān)鍵的步驟研究載波同步的方案設(shè)計。作者在充分研究典型性方案的優(yōu)點和不足的基礎(chǔ)上,設(shè)計了適用于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)、遠距離分布式波束形成的可擴展載波同步方案,仿真結(jié)果證明,該方案具有良好的可擴展性和抗噪聲性能。最后,本文提出了基于分布式波束的傳感器網(wǎng)絡(luò)—飛艇通信鏈路設(shè)計方案,討論了鏈路設(shè)計過程中需要考慮的具體問題。鏈路計算結(jié)果表明,Zig Bee協(xié)議BPSK通信方式下,通過傳感器節(jié)點協(xié)作能夠建立滿足通信性能要求的上行鏈路;可擴展載波同步方案被應(yīng)用在分布式波束通信鏈路設(shè)計過程中,實驗結(jié)果驗證了可擴展載波同步方案的適用性。分布式發(fā)射波束形成,可以建立傳感器網(wǎng)絡(luò)與基站的直接通信鏈路,擴展了通信范圍,改善傳感器網(wǎng)絡(luò)的能耗效率,延長生命周期;還可以簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),便于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)快速布置,同時提高惡劣環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和魯棒性,增強了網(wǎng)絡(luò)的生存能力。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 分布式波束形成 波束特征 載波同步 鏈路設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)介紹10-11
• 1.3 分布式發(fā)射波束形成介紹11-13
• 1.4 國內(nèi)外相關(guān)研究工作13-17
• 1.5 本文主要內(nèi)容和文章結(jié)構(gòu)安排17-19
• 第2章 分布式波束特征分析19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 波束形成基礎(chǔ)理論19-21
• 2.3 分布式波束特征分析21-34
• 2.3.1 幾何模型21-23
• 2.3.2 重新定義“遠場條件”23-26
• 2.3.3 分布式波束空間特性26-30
• 2.3.4 定向功率增益30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 可擴展載波同步方案36-49
• 3.1 引言36
• 3.2 經(jīng)典方案分析36-39
• 3.2.1 1-bit反饋同步方式36-37
• 3.2.2 round-trip同步方式37-38
• 3.2.3 two-way同步方式38-39
• 3.3 可擴展方案設(shè)計39-44
• 3.3.1 系統(tǒng)模型39-40
• 3.3.2 工作流程40-41
• 3.3.3 數(shù)學(xué)描述41-43
• 3.3.4 功能討論43-44
• 3.4 性能分析44-48
• 3.4.1 幅值與相位誤差44-45
• 3.4.2 同步過程仿真45-47
• 3.4.3 節(jié)點運動影響47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 分布式波束鏈路設(shè)計49-60
• 4.1 引言49
• 4.2 上行鏈路設(shè)計49-52
• 4.2.1 基本參數(shù)49-51
• 4.2.2 鏈路計算51-52
• 4.3 鏈路性能分析52-55
• 4.3.1 載波同步52-54
• 4.3.2 性能分析54-55
• 4.4 其它問題討論55-58
• 4.4.1 信號帶寬56
• 4.4.2 下行鏈路56-57
• 4.4.3 接收端移動性57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄒瑩;彭端;肖啟峰;;分布式波束成形載波同步策略[J];計算機技術(shù)與發(fā)展;2011年10期

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本文編號：796533