[00125309]复杂电磁环境中工业无线传感网络性能协联优化研究

项目以复杂电磁环境下工业无线传感器网络为研究的出发点,以超宽带UWB无线网络通信为研究对象,分别采用网络层编码PLNC及其自适应传输策略、比特率受约束及其有限反馈等技术,首先研究了超宽带无线通信网络中的中继问题,然后针对超宽带UWB无线通信网络中单个节点的关键技术进行研究,得到了超宽带UWB无线通信系统的一些研究结果。并基于MATLAB以及FPGA等仿真技术进行验证与仿真,表明了理论分析的正确性和有效性。研究目标为： （1）基于通信系统中的协同通信,为有效提高网络容量,针对无线通信网络中的中继问题展开研究,主要采用双向中继和机会中继进行了研究。 （2）在无线通信系统中,超宽带信道模型是研究超宽带室内定位的基础,针对信道模型中的路径损耗和多径衰落,对室内环境进行实际测量,采用实测数据来研究信道估计问题。 （3）针对超宽带接收机的实现进行研究,重点研究了检测算法、接收机的系统构成、关键器件的设计与制作以及主要模块的设计。 研究成果包括： （1）针对无线网络通信中的中继问题,为有效提高网络容量,采用双向中继方法进行研究,利用无线传感器网络的宽带特性,以及物理层网络编码PLNC能够有效提高频谱利用率,提出了基于实时信道质量来选择最大和系统能量的自适应传输策略。其次,以多用户协作网络的上行链为研究对象,采用自适应解码前传DF的机会中继方法,将该机会中继的问题分解为两个子问题即中继策略和功率分配。最后,基于双向中继方法能够有效地提高网络容量的优点,在多中继场景下,基于子载波映射的双向中继方法进行研究,提出了利用有限反馈信道信息CSI的机会中继方案。 （2）针对信道模型中的路径损耗和多径衰落,讨论了△-K信道模型和S-V信道模型的建模方法和信道模型的路径损耗特性,基于对物理信道的实测数据进行分析,提出了改进的S-V信道模型。针对研究室内信道传播特性需要获得信道冲激响应函数的问题,提出室内超宽带（UWB）信道测量方案,搭建了UWB无线信道测量系统并对实际信道环境实施测量,根据测量数据,研究了数据处理中的相关技术,并分析和解决了数据处理中的若干实际问题。 （3）基于能量检测的超宽带通信系统接收机的研究,主要的研究内容有恒虚警CFAR信号检测方法的研究、接收机系统的设计与接收前端的滤波器和放大器的设计。 搭建了基于能量检测的超宽带通信系统接收机的系统,在此系统中提出将能量检测算法与峰度特征值联合检测的思想,并采用基于平行耦合微带线方法进行了超宽带滤波器的设计,以及提出了基于低Q值匹配技术的超宽带放大器设计方法。