本文關(guān)鍵詞：低功耗廣覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)物理層的關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低功耗、廣覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)通常要求設(shè)備能夠在以電池作為主電源的情況下長期穩(wěn)定的工作,可應(yīng)用于環(huán)境、農(nóng)業(yè)、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控領(lǐng)域,IEEE針對這一需求在低速無線個域網(wǎng)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上起草了IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)。作為對原標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充,IEEE 802.15.4k適用于低功耗關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控(LECIM: Low Energy Critical Infrastructure Monitoring)網(wǎng)絡(luò),在物理層的信號編碼調(diào)制及媒體訪問控制層的接入機(jī)制等方面提供了具體的建議。本文對IEEE 802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究和總結(jié),包括信道編碼,信號交織、直接序列擴(kuò)頻等物理層關(guān)鍵技術(shù)。鑒于目前尚未有針對該標(biāo)準(zhǔn)的具體實現(xiàn),本文基于微控制器(MCU:Microcontroller Unit)和射頻模塊,利用軟件無線電技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了基于該標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。使用該軟硬件平臺,在市區(qū)環(huán)境下對通信的質(zhì)量進(jìn)行了測試,以驗證是否滿足標(biāo)準(zhǔn)和具體需求。為了增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的靈活性,使用移動智能終端作為上位機(jī),設(shè)計了查詢機(jī)制,以無線方式對附近節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。在該機(jī)制的作用下,節(jié)點(diǎn)既可以在工作以外的時間自動進(jìn)入休眠,又可以在一定時間內(nèi)響應(yīng)上位機(jī)發(fā)送的參數(shù)配置信息。本文在低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面做了一些探索,設(shè)計了車位狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用和基于GPS的定位應(yīng)用,為保證節(jié)點(diǎn)能夠在電池供電的條件下長期工作,針對具體的應(yīng)用設(shè)計了低功耗機(jī)制,根據(jù)功耗測試數(shù)據(jù)對電池的續(xù)航時間進(jìn)行了估計。本文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新之處體現(xiàn)在以下幾個方面：設(shè)計開發(fā)了基于IEEE802.15.4k標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備原型,驗證了網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋特性；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)吞吐量小,允許一定延時的特點(diǎn),將軟件無線電技術(shù)應(yīng)用于微控制器,在軟件設(shè)計上做了諸多優(yōu)化,克服了較大的擴(kuò)頻因子所帶來的存儲和計算問題；將低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中,并驗證了其低功耗特性。
【關(guān)鍵詞】：低功耗廣覆蓋無線網(wǎng)絡(luò) 微控制器 軟件無線電技術(shù) 低功耗 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 低功耗廣覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 低功耗廣覆蓋個域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)11-12
• 1.2.2 超窄帶技術(shù)12-13
• 1.3 論文研究意義13-14
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排14-17
• 2 低功耗廣覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)17-25
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)17-18
• 2.2 物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元18-19
• 2.3 IEEE 802.15.4K物理層信號處理19-23
• 2.3.1 前向糾錯19-20
• 2.3.2 交織20-22
• 2.3.3 直接序列擴(kuò)頻22-23
• 2.4 本章總結(jié)23-25
• 3 低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件無線電設(shè)計實現(xiàn)25-69
• 3.1 節(jié)點(diǎn)設(shè)備設(shè)計目標(biāo)25
• 3.2 硬件選型25-29
• 3.2.1 射頻芯片25-26
• 3.2.2 主控制器26-29
• 3.3 軟件設(shè)計29-46
• 3.3.1 射頻驅(qū)動設(shè)計29-34
• 3.3.2 IEEE 802.15.4k信號處理算法34-38
• 3.3.3 系統(tǒng)實現(xiàn)38-46
• 3.4 優(yōu)化與改進(jìn)46-65
• 3.4.1 提高擴(kuò)頻因子上限47-53
• 3.4.2 提高運(yùn)行效率53-57
• 3.4.3 調(diào)整運(yùn)行時參數(shù)57-65
• 3.5 測試結(jié)果65-68
• 3.6 本章小結(jié)68-69
• 4 低功耗廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用69-81
• 4.1 車位狀態(tài)監(jiān)測69-75
• 4.1.1 系統(tǒng)方案69-70
• 4.1.2 系統(tǒng)設(shè)計70-74
• 4.1.3 功耗測試74-75
• 4.2 基于GPS的定位系統(tǒng)75-79
• 4.2.1 系統(tǒng)方案75-76
• 4.2.2 系統(tǒng)設(shè)計76-79
• 4.3 本章小結(jié)79-81
• 5 總結(jié)和展望81-83
• 5.1 工作總結(jié)81
• 5.2 工作展望81-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果87-91
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集91

【相似文獻(xiàn)】

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1 田飛;楊虹;;基帶芯片物理層控制方案的設(shè)計[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2014年03期

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7 鄒，

本文編號：501772