本文關鍵詞：低功耗廣覆蓋無線網絡物理層的關鍵技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：低功耗、廣覆蓋無線網絡通常要求設備能夠在以電池作為主電源的情況下長期穩(wěn)定的工作,可應用于環(huán)境、農業(yè)、建筑等基礎設施的監(jiān)控領域,IEEE針對這一需求在低速無線個域網IEEE 802.15.4標準的基礎上起草了IEEE802.15.4k標準。作為對原標準的補充,IEEE 802.15.4k適用于低功耗關鍵基礎設施監(jiān)控(LECIM: Low Energy Critical Infrastructure Monitoring)網絡,在物理層的信號編碼調制及媒體訪問控制層的接入機制等方面提供了具體的建議。本文對IEEE 802.15.4k標準進行了研究和總結,包括信道編碼,信號交織、直接序列擴頻等物理層關鍵技術。鑒于目前尚未有針對該標準的具體實現,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設計并實現了基于該標準的節(jié)點設備。使用該軟硬件平臺,在市區(qū)環(huán)境下對通信的質量進行了測試,以驗證是否滿足標準和具體需求。為了增強節(jié)點的靈活性,使用移動智能終端作為上位機,設計了查詢機制,以無線方式對附近節(jié)點的運行參數進行動態(tài)調整。在該機制的作用下,節(jié)點既可以在工作以外的時間自動進入休眠,又可以在一定時間內響應上位機發(fā)送的參數配置信息。本文在低功耗廣覆蓋網絡的應用方面做了一些探索,設計了車位狀態(tài)監(jiān)測應用和基于GPS的定位應用,為保證節(jié)點能夠在電池供電的條件下長期工作,針對具體的應用設計了低功耗機制,根據功耗測試數據對電池的續(xù)航時間進行了估計。本文的主要貢獻和創(chuàng)新之處體現在以下幾個方面：設計開發(fā)了基于IEEE802.15.4k標準的節(jié)點設備原型,驗證了網絡的廣覆蓋特性；結合網絡吞吐量小,允許一定延時的特點,將軟件無線電技術應用于微控制器,在軟件設計上做了諸多優(yōu)化,克服了較大的擴頻因子所帶來的存儲和計算問題；將低功耗廣覆蓋網絡應用在物聯網領域中,并驗證了其低功耗特性。
【關鍵詞】：低功耗廣覆蓋無線網絡 微控制器 軟件無線電技術 低功耗 無線傳感器網絡
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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絡的研究現狀11-13
• 1.2.1 低功耗廣覆蓋個域網標準11-12
• 1.2.2 超窄帶技術12-13
• 1.3 論文研究意義13-14
• 1.4 論文主要研究內容和結構安排14-17
• 2 低功耗廣覆蓋無線網絡17-25
• 2.1 網絡架構17-18
• 2.2 物理層協(xié)議數據單元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 直接序列擴頻22-23
• 2.4 本章總結23-25
• 3 低功耗廣覆蓋網絡節(jié)點軟件無線電設計實現25-69
• 3.1 節(jié)點設備設計目標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 軟件設計29-46
• 3.3.1 射頻驅動設計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38-46
• 3.4 優(yōu)化與改進46-65
• 3.4.1 提高擴頻因子上限47-53
• 3.4.2 提高運行效率53-57
• 3.4.3 調整運行時參數57-65
• 3.5 測試結果65-68
• 3.6 本章小結68-69
• 4 低功耗廣覆蓋網絡在物聯網的典型應用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)設計76-79
• 4.3 本章小結79-81
• 5 總結和展望81-83
• 5.1 工作總結81
• 5.2 工作展望81-83
• 參考文獻83-87
• 作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果87-91
• 學位論文數據集91

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7 鄒，

本文編號：501772