[00125309]復雜電磁環境中工業無線傳感網絡性能協聯優化研究

項目以復雜電磁環境下工業無線傳感器網絡為研究的出發點,以超寬帶UWB無線網絡通信為研究對象,分別采用網絡層編碼PLNC及其自適應傳輸策略、比特率受約束及其有限反饋等技術,首先研究了超寬帶無線通信網絡中的中繼問題,然后針對超寬帶UWB無線通信網絡中單個節點的關鍵技術進行研究,得到了超寬帶UWB無線通信系統的一些研究結果。并基于MATLAB以及FPGA等仿真技術進行驗證與仿真,表明了理論分析的正確性和有效性。研究目標為： （1）基于通信系統中的協同通信,為有效提高網絡容量,針對無線通信網絡中的中繼問題展開研究,主要采用雙向中繼和機會中繼進行了研究。 （2）在無線通信系統中,超寬帶信道模型是研究超寬帶室內定位的基礎,針對信道模型中的路徑損耗和多徑衰落,對室內環境進行實際測量,采用實測數據來研究信道估計問題。 （3）針對超寬帶接收機的實現進行研究,重點研究了檢測算法、接收機的系統構成、關鍵器件的設計與制作以及主要模塊的設計。 研究成果包括： （1）針對無線網絡通信中的中繼問題,為有效提高網絡容量,采用雙向中繼方法進行研究,利用無線傳感器網絡的寬帶特性,以及物理層網絡編碼PLNC能夠有效提高頻譜利用率,提出了基于實時信道質量來選擇最大和系統能量的自適應傳輸策略。其次,以多用戶協作網絡的上行鏈為研究對象,采用自適應解碼前傳DF的機會中繼方法,將該機會中繼的問題分解為兩個子問題即中繼策略和功率分配。最后,基于雙向中繼方法能夠有效地提高網絡容量的優點,在多中繼場景下,基于子載波映射的雙向中繼方法進行研究,提出了利用有限反饋信道信息CSI的機會中繼方案。 （2）針對信道模型中的路徑損耗和多徑衰落,討論了△-K信道模型和S-V信道模型的建模方法和信道模型的路徑損耗特性,基于對物理信道的實測數據進行分析,提出了改進的S-V信道模型。針對研究室內信道傳播特性需要獲得信道沖激響應函數的問題,提出室內超寬帶（UWB）信道測量方案,搭建了UWB無線信道測量系統并對實際信道環境實施測量,根據測量數據,研究了數據處理中的相關技術,并分析和解決了數據處理中的若干實際問題。 （3）基于能量檢測的超寬帶通信系統接收機的研究,主要的研究內容有恒虛警CFAR信號檢測方法的研究、接收機系統的設計與接收前端的濾波器和放大器的設計。 搭建了基于能量檢測的超寬帶通信系統接收機的系統,在此系統中提出將能量檢測算法與峰度特征值聯合檢測的思想,并采用基于平行耦合微帶線方法進行了超寬帶濾波器的設計,以及提出了基于低Q值匹配技術的超寬帶放大器設計方法。