无线传感器网络综述.
无线传感器网络综述
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陶 晓 艳 ／无 线 传 感 器 网 络 综 述
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一
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无线传感器网络应用技术综述
无线传感器网络应用技术综述摘要：传感器被越来越多地布置到实际的网络环境中，用于实现某些应用。
无线传感器网络已经成为了科学研究领域最前沿的课题之一，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
通过总结相关方面的工作，综述在不同领域中无线传感器网络的实际应用，并对具体应用的一些重要特性进行分析，在此基础上提出若干值得继续研究的方面。
关键词：无线传感器；网络应用一、无线传感器网络简介随着微机电系统的迅速发展，片上系统SoC(System on Chip)得以实现，一块小小的芯片可以传递逻辑指令，感知现实世界，乃至做出反应。
无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Network)，这一由大量具有片上微处理能力的微型传感器节点组成的网络，引起了工业界和学术界众多研究者的关注。
传统的传感器网络通常由两种节点：传感器节点(sensor)和接收器节点(sink)组成。
传感器节点负责对事件的感知和数据包的传输；接收器节点则是数据传输的目标节点，一般具有人机交互界面，并可以接入其它类型的网络体系。
传感器网络以其低成本、低功耗的特点，在军事、环境监测、医疗健康等领域都有着广泛的应用。
在本文中，对大量现有无线传感器和无线传感器网络的应用进行分析，从节点移动性、节点互联方式、网络数据规模、网络分层结构等方面进行分析和比较。
并在此基础上，提出若干值得继续研究的方面，为挖掘传感器网络新的应用打下基础。
二、无线传感器网络的特点目前常见的无线网络包括移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、ad hoc网络等，与这些网络相比，无线传感器网络具有以下特点：（1）硬件资源有限。
节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
（2）电源容量有限。
网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
（3）自组织。
无线传感器网络技术综述
无线传感器网络综述摘要:无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。
因其巨大的应用前景而受到科学界越来越广泛的重视。
本文介绍了无线传感器的定义、体系结构以及特点，并着重分析了无线传感器网络研究的一些关键问题，最后探讨了无线传感器网络的应用前景以及发展方向。
关键字:无线传感器网络；体系结构；关键技术；应用一、无线传感器网络的定义无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
二、无线传感器网络的原理利用各种类型的敏感元件构成的传感器，分布于需要覆盖的领域内，组成传感器节点，用于收集数据，并且将数据路由送至信息收集节点“Sink”，信息收集节点与信息处理节点通过广域网将数据送至地面监控中心进行统计分析和处理，并对监测结果进行综合评估。
三、无线传感器网络的体系结构3.1无线传感器网络的系统构架无线传感器网络的系统构架如下图1-1所示，通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点，即无线传感器网络的三个要素是传感器、感知对象和观察者。
3.2传感器节点的结构传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成，如图1-2所示。
在软件设计方面，各通信协议都应该以节能为中心，必要时可以牺牲一些其他的一些网络性能指标，以获得更高的电源效率。
图1-2无线传感器网络节点结构3.3无线传感器网络的体系结构无线传感器网络的体系结构由分层的网络通信协议、网络管理平台以及应用支撑这三个部分组成，如下图1-3所示。
网络通信协议网络管理平台图1-3.无线传感器网络的体系结构分层的网络通信协议结构类似于传统的TCP/IP协议体系结构，由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
物理层的功能包括信道选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等。
数据链路层的主要任务是加权物理层传输原始比特的功能，使之对上层显现一条无差错的链路。
无线传感器网络的研究内容综述
无线传感器网络的研究内容综述摘要：无线传感器网络具有广泛的应用前景，且能够实现多种功能，因而是当前学术研究的一个重点领域。
本文介绍了无线传感器网络的体系结构和组网特点，详细分析了当前无线传感器网络中各层次的通信协议。
关键词：无线传感器网络体系结构组网特点通信协议1 无线传感器网络结构无线传感器网络的典型结构为自组多跳网络。
该网络中的节点同时具有传感、信息处理以及无线通信功能，每个节点通过多跳路由连接到无线网关，通过无线网关实现与监控终端的通信。
鉴于节点的属性限制，其通信距离较短，因此必须使用多跳路由，且节点数量要多，分布要密集。
2 无线传感器网络特点无线传感器网络具有如下几方面特点。
①硬件功能有限。
由于节点体积较小、价格相对低廉且要求运行的功耗较低，故其在性能方面要比通用的计算设备差很多。
②续航时间有限。
该方式为电池供电，且节点体积较小，分部环境较复杂，因而无法为电池充电或者为节点更换电池，一旦能源消耗完毕，该节点也就死亡，因此在传感器网络的设计中，一切以节能为前提。
③自组织性。
无线传感器网络的覆盖都是由节点自助完成的，不需要依赖任何支撑网络设施。
④无中心性。
网络中所有节点都是相对独立和平等的，任意节点的离开或加入都不会影响整个网络的运行。
⑤多跳路由。
无线传输网络中的节点只能在小范围内进行通信，因而若希望实现与网关或者外围监控终端的通信则必须通过其他节点进行路由实现。
⑥节点数量庞大，网络分布密集。
在某一区域进行无线传感器网络部署时需要使用大量的节点来维持网络的容错性和抗毁性。
3 无线传感器网络协议层次无线传感器网络的通信协议主要分为物理层、链路层、网络层和传输层。
对于这些协议需要进行具体讨论，现有的如ieee802.1x协议无法在无线传感器网络中应用。
3.1 物理层物理层的主要作用为产生载波对所需传输的数据进行调制与解调。
当前时期对物理层节点的设计思路主要有两种，一种为使用mems和集成电路技术等对节点的微处理器、传感器等模块进行设计；另一种为使用现有的商业元器件进行节点构建。
无线传感网络综述
1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区中观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。
2、无线传感网络的特点1）硬件资源有限：节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
2）传感节点数目多、易失效：根据应用的不同，传感器节点的数量可能达到几百万个，甚至更多。
此外，传感器网络工作在比较恶劣的环境中，经常有新节点加入或已有节点失效，网络的拓扑结构变化很快，而且网络一旦形成，人很少干预其运行。
因此，传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性，相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。
3）通信能力有限：考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，传感器网络采用多跳路由的传输机制。
传感器节点的无线通信带宽有限，通常仅有几百kbps 的速率。
由于节点能量的变化，受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。
4）电源能量有限：网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。
因此在无线传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
5）以数据为中心是网络的核心技术：对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据，而不是网络硬件。
例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。
以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。
无线传感器网络技术
无线传感器网络技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来快速发展起来的一种先进的感知与通信技术。
它由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成，通过无线通信和信息处理技术，可以实现对环境、物体或事件的实时、动态、全面的检测、监测和定位，具有广阔的应用前景。
1. 无线传感器网络的概述无线传感器网络是一种分布式的网络结构，由大量部署在监测区域内的传感器节点组成。
这些传感器节点可以感知、采集、处理和传输环境中的信息，并通过无线通信与其他节点进行交互和协作。
这种分布式的感知与通信方式使得无线传感器网络具备了广泛的应用场景和巨大的潜力。
2. 无线传感器网络的组成与特点无线传感器网络主要包括传感器节点、数据中心和通信网络三个部分。
传感器节点是无线传感器网络的核心，它们通过感知、采集和处理环境中的信息，并通过通信网络将数据传输到数据中心进行进一步的处理和分析。
无线传感器网络具有自组织、自适应、动态调整、灵活部署等特点，可以实现对环境的全面、实时、动态的监测和控制。
3. 无线传感器网络的应用领域无线传感器网络在农业、环境监测、智能交通、智能家居、工业控制等领域都有广泛的应用。
在农业领域，无线传感器网络可以实现对土壤湿度、温度、光照等环境参数的实时检测和控制，提高农作物的产量和质量。
在环境监测领域，无线传感器网络可以对大气污染、水质污染、噪音等环境因素进行实时监测和预警。
在智能交通领域，无线传感器网络可以实现对交通流量、道路状况等信息的实时采集和传输，提高交通管理的效率和安全性。
在智能家居领域，无线传感器网络可以实现对家庭设备、安全系统等的实时监测和控制，提高家庭生活的便捷性和舒适度。
在工业控制领域，无线传感器网络可以实现对工业设备、生产过程等的实时监测和控制，提高生产效率和质量。
4. 无线传感器网络的挑战与发展方向虽然无线传感器网络在应用领域有广泛的前景，但也面临着一些挑战。
无线传感器网络简介
无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是指由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。
每个传感器节点都具有感知、处理和通信的能力，可以实时采集和传输环境中的各种信息。
无线传感器网络的发展，为我们提供了一种全新的数据采集和监测手段，广泛应用于环境监测、农业、交通、医疗等领域。
一、无线传感器网络的组成与特点无线传感器网络由大量的传感器节点组成，每个节点都具有自身的处理器、存储器和无线通信模块。
这些节点通过无线通信方式相互连接，形成一个自组织的网络。
传感器节点通常由能源有限的电池供电，因此能源管理是无线传感器网络设计中的重要问题。
无线传感器网络具有以下特点：1. 分布式：传感器节点分布在空间中，可以覆盖较大的区域，实现全面的环境监测。
2. 自组织：传感器节点可以自主地进行网络组网和节点加入/离开操作，具备一定的自适应能力。
3. 多功能：传感器节点可以感知多种环境参数，如温度、湿度、光强等，可以应用于不同领域的监测需求。
4. 低功耗：由于能源有限，传感器节点通常采用低功耗设计，延长节点的工作寿命。
二、无线传感器网络的应用无线传感器网络在各个领域都有着广泛的应用。
1. 环境监测：无线传感器网络可以实时监测环境中的温度、湿度、空气质量等参数，为环境保护和监测提供数据支持。
2. 农业领域：传感器节点可以监测土壤湿度、光照强度等参数，帮助农民实现精细化的农业管理，提高作物产量和质量。
3. 交通领域：无线传感器网络可以监测道路交通流量、车辆速度等信息，为交通管理提供实时数据，提高交通运输效率。
4. 医疗领域：传感器节点可以监测患者的生理参数，如心率、血压等，实现远程医疗监护，提高医疗服务的质量。
5. 工业领域：无线传感器网络可以监测工业生产过程中的温度、压力等参数，实现智能化的生产管理，提高生产效率和产品质量。
三、无线传感器网络的挑战与发展方向虽然无线传感器网络在各个领域都有广泛应用，但也面临一些挑战。
无线传感器网络综述
【 摘
无线传 感器 网络 是一种全 新 的信息获 取方式 ， 它不需 要 固定 网 络支持 ， 随机布 置 、自组 织 、抗毁 性强 、适 应苛刻环 境等优 势， 以其 具 有在 多种场 合满 足信息 获取 的实 时性 、准确 性 、全面性 等需 求 的能 力 。由于无线传感器 网络的应用前景愈来愈广泛， ］ 已引起了许 多国家学术界和工业界 的高度重视． 为是对２ 世 纪产生巨大影响 被认 １ 力的技 术之一 。 本 文介绍 了无线 传感器 网络 数据管理技术 。分析 了无线传感 器 网络的Ｚｇ ｅ协议研究现状， ｉｂｅ 对无线传感器 网络 网络安全进行了探讨， 最后初步探讨 了无线传 感器网络领 域内存在的问题， 并展望 了今后 的
４８ 注意防止发生共 振现象。 由于定子 电流中含有高次谐 波成 ． 分， 电机转矩 中含有脉动分量， 有可能造成 电机的振动与机械振动产生 共振， 使设备 出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后。 利用变 频器频率 跳跃功能设置 ， 开共振频率点 。 躲
５ 、结 束语
以上通过对变频器运 行过程中存在的干扰 问题 的分析， 提出了解 决这些 问题的实际方法 。随着新技术和新理 论不断在变频 器上的应 用， 变频器 应用存在的这些问题 有望通过 变频 器本身的功叁 嚷 偿来 解决 。以满足工业现场和 社会环境对 变频 器性能不断提高 的需求。 参考文 献 …韩安 荣． 用变频器及其应用 （ 版 ）［ ． 通 第２ Ｍ］ 北京： 机械工业 出版
一
４ 、总结
本文介绍 了无线传感 器网络数据管理实现技术， 了Ｚｇ ｅ 协 分析 ｉＢｅ 议与无线传 感器 网络相结合的基本技术。 无线传 感器网络网络安全 对 的总体框架进行 了综述 。可 以看到， 在无线传感器 网络发展的同时， 它 还将遇到更 多的困难和 挑战： 如何使 用无线传 感器网络对环境进 行更 合理 的监测和控 制： 如何对传感器 网络 获取 的大量 实时数据进 行分析 处理及可视化展 示： 如何让无线传感器 网络应 用更好地 为人类服务等
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无线传感器网络综述李烨张旗黄晓霞摘要随着“感知中国”、“智慧地球”等战略性的课题提出,无线传感网络的核心技术与标准将成为各国争相研究的热点。
在无线传感网络中,低功耗是最核心的问题。
本文以降低节点的通信能耗和延长网络寿命为出发点,阐明了通信OSI模型中物理层、数据链路层、网络层以及传输层的低功耗策略与方法。
1 引言无线自组织传感器网络被认为是新世纪最重要的技术之一。
无线传感器网络应用前景非常广阔,能够广泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、城市交通、大型车间和仓库管理,以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。
随着“感知中国”、“智慧地球”等国家战略性的课题提出,传感器网络技术的发展对整个国家的社会与经济,甚至人类未来的生活方式都将产生重大意义。
最近二十年间,以互联网为代表的计算机网络技术给世界带来了深刻变化,然而,网络功能再强大,网络世界再丰富,终究是虚拟的,与现实世界还是相隔的。
互联网必须与传感网络相结合,才能与现实世界相联系。
集成了传感器、微机电系统和网络三大技术的新型传感网络(又称物联网,是一种全新的信息获取和处理技术,其目的是让物品与网络连接,使之能被感知、方便识别和管理。
物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。
物联网被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮。
业内专家认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。
目前,美国、欧盟、中国等都在投入巨资深入研究探索物联网。
我国高度关注与重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
2009年8月7日,温家宝总理在江苏无锡调研时,对微纳传感器研发中心予以高度关注。
温家宝总理指出“在传感网发展中,要早一点谋划未来,早一点攻破核心技术”,“在国家重大科技专项中,加快推进传感网发展”,“尽快建立中国的传感信息中心,或者叫‘感知中国’中心”。
随着美国“智慧地球”计划的提出,物联网已成为各国综合国力较量的重要因素。
美国将新型传感网技术列为“在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术”。
加拿大、英国、德国、芬兰、意大利、日本和韩国等加入传感网的研究,欧盟将传感网技术作为优先发展的重点领域之一。
据Forrester等权威机构预测,下一个万亿级的通信业务将是传感网产业,到2020年,物物互联业务与现有人人互联业务之比将达到30:1。
图1 物联网示例图在物联网这个全新产业中,我国的技术研发水平处于世界前列,具有重大的影响力。
“与计算机、互联网产业不同,中国在‘物联网’领域享有国际话语权!”早在1999年,中科院就启动了传感网研究,由其提出的传感网络体系架构、标准体系、演进路线、协同架构等代表传感网络发展方向的顶层设计已被ISO/IEC国际标准认可。
目前,我国传感网络研究已形成以应用为驱动的特色发展路线,在技术、标准、产业、规模和应用与服务等方面进入了世界领先行列,使我国在信息技术领域迎头赶上甚至占领产业价值链的高端成为可能。
2低功耗通信技术在无线传感器网络中,低功耗是其核心问题。
随着集成电路工艺的进步,处理器和传感器模块的功耗变得很低,绝大部分能量消耗在无线通信模块上。
有研究表明,传输1比特信息至100米远的距离需要消耗的能量,大约相当于执行3000条计算指令。
因此,延长无线传感器网络的工作寿命,重点在于降低通信模块的能耗。
设计满足通信质量要求且能耗最低的无线通信系统与很多因素相关,如图1所示,应用需求、信道的实时状态以及通信电路的能耗,会影响通信OSI模型的各层参数,比如物理层的数据率、信号带宽、调制方式、误码率BER、纠错编码率、信号的峰均比等参数;MAC层的休眠与传输控制,信道接入控制和冲突避让等;应用层的信源压缩率、服务质量QoS等参数。
由于通信OSI模型各层相互独立,各层的低能耗策略有时会相互矛盾,我们必须以系统能耗最低为目标,研究各层参数的相互作用,设计合理的通信系统,降低通信电路的能耗,实现高能效通信。
图2 无线传感器网络低能耗通信设计流程图在具体的实施中,如图2所示,我们首先需要对通信信道进行精确地建模以模拟无线传感器网络的工作环境;建立准确的系统级通信电路能量模型,衡量通信各参数对电路能量、噪声、非线性干扰的影响;在物理层研究自适应调制编码、准同步分集传输技术,干扰检测和避让技术,节点状态快速切换等算法,提高通信的可靠性、降低电路的能耗;在MAC 层,我们要合理优化休眠和工作时间,减少启动时间,合理的冲突避让等;在硬件电路层面,由于放大器的功耗在整个通信模块中占了相当大的比重,同时非线性对通信质量的影响很大,用数字预失真校正的方法提高放大器的效率、增加线性度是必不可少的;最后,我们建立系统能量最低的目标方程,设立各层的条件方程,用凸优化的方法求得最优的通信系统参数。
另外,无线传感器网络需要对干扰有一定的检测和避让能力,增强通信的可靠性。
2.1 建立无线传感器网络节点射频前端的准确能量模型在无线通信中,由于射频前端在很高的频率下处理模拟信号,与其它部分相比通常会消耗更多的能量,例如基于IEEE 802.11b的 Intersil PRISM II 无线网卡,媒体接入控制(MAC处理器的能量损耗大约为110 mW,数字基带处理是170 mW,除功放外的模拟电路功耗是240 mW,功率放大器是600 mW。
由此可见,近75%功率是在模拟和射频部分消耗的;另一方面,通信数字基带的各参数设置对射频的功耗和性能也会带来极大的影响。
因此在低能耗的无线传感网络通信中,我们首先要建立准确的系统级能量模型,对能量消耗最大的射频前端模块做细致地分析,找出对能耗、性能起决定作用的参数,合理设置参数值。
同时,新型的数字基带算法能在系统级的能量模型上评估其能耗和噪声上的表现,使系统工程师在流片前预知性能。
综上所述,系统级的准确能量模型能为高能效无线传感器网络通信研究提供平台。
无线传感器通信可以采用通用射频前端,系统模型如图3所示。
在发送机主要模块有数/模转换器(DAC,重构滤波器(Filter,上变频混频器(Mixer,频率合成器(RF Synthesizer;接收机有射频滤波器,低噪声放大器(LNA,下变频混频器,基带滤波器,基带放大器(Base-band Amplifier,模/数转换器(ADC。
图3 无线通信收发机模拟电路部分系统模型我们在前期的工作中,对射频前端建模,以WiFi 系统为例(可以改进推广到无线传感器网络通信,主要器件的功耗情况如表1所示。
其中的数据主要来源于RFMD 和TI公司的产品以及我们前期建立的系统模型。
表1给出了不同的系统参数对射频前端各模块功耗的影响。
例如,A类功率放大器的功耗是峰均功率比(PAR、传输距离(d、调制级数(b和误码率(BER的函数。
同时给出了在不同工作模式下,射频模块的功耗示例。
఼ӊ㛑䞣఼఼খখখ가఼খখখ఼খখখখখ఼ 3$5 %(5 5VG E P: P: ⏋乥఼ . 1 P: P:乥⥛খখ఼ Z F/2UHIP:఼఼খখখ఼ $ 1 P: P:఼ খ䕀খ఼ 3$5 6415 I P: P:খ఼䕀খ఼ 3$5 6415 265 P: P: Ⓒ఼఼ I 615 P: P:খখখখ఼ % D %$P: P:খ㗗㋏㒳 9GG ,UHI P: P: খখ㗫P:P: 䇃খ⥛㓪খখᴖখ䆥খখᴖখ䆥খখ䖳খ䯈খ㗫䆥খখখ఼఼㋏খЁ఼఼가఼఼LDPC খখ఼催䕗催䕗খ䕗催催Turbo খ䕗఼఼খ催খখখ催఼10101010101010খ가খ⥛(dBmখ䫭ὖ⥛表1中的参数R S 为信号的符号传输速率,K 是混频器增益,NF 是噪声指数,ωc 是压控振荡器的中心频率,F LO 是本地振荡器频率,F ref 是参考频率,A是低噪声放大器的增益,SQNR 是信号与量化噪声的比OSR 是数模变换αBA 是基带I ref 是参考电流。
模型做验证,工作频率在3GHz以内时,我们的射频能量模型准确率在±15%以内;工作频率在1GHz左右时,准确率在±8%左右。
2.2 以能效比为优化目标的自适应调制编码实现高能效比的无线传感器网络通信系统,我们需要如图2所示,根据无线传感器网络的应用和时变的无线通信信道,自适应改变数字调制方式和级数,动态控制发射功率,在系统限定的应用范围内和通信信道条件相适应。
传统的固定调制编码方式,为了保证系统的误码性能,只能根据最恶劣的信道情况选择适当的调制编码方式,这样才能保证在整个通信过程中信道传输的可靠性,但是信道情况最差的时段在整个传输时段内是非常短的,这就造成一个极大的浪费。
由于实际的移动无线信道具有时变特性和衰落特性两大特点,因此移动无线信道的信道容量是一个时变的随机变量,要最大限度地利用信道容量,只有使发送速率也是一个随信道容量变化的量,也就是使调制编码方式具有自适应特性。
自适应调制的基本原理就是改变调制编码的方式,使它在系统限定的范围内与信道条件相适应。
在自适应调制编码系统中,如果在理想信道条件下,我们采用较高阶的调制编码方式,而在不太理想的信道条件下则采用较低阶的调制编码方式,来保证通信的可靠性和有效性。
2.2.1 自适应信道编码对于需要传输的数据信息,经过信道纠错编码,可以大大增强信号抗干扰的能力,降低比特误码率和数据重传概率,但是会带来冗余的信息,增加通信的功耗和数据传输量。
目前广泛应用于第三代和第四代移动通信中的纠错编码主要有卷积码、Turbo码和LDPC码,它们的性能对比如表2所示。
表2 纠错编码性能比较卷积码将作为一种主要的备选编码方式。
我们准备通过交织抵御突发性的错误(Bursty Error,通过打孔(Punctured的方法,提高码率,当然打孔改变码率的方法也会增加错误概率。
图4 打孔后不同码率的卷积码通信质量对比图2.2.2 自适应调制合理的数字调制能够增加通信带宽的有效利用率,高阶调制级数适用于图像和视频信息的传输,能减少传输的时间和通信能量,但是增加错误概率。
在相同的多进制调制下,由于星座可调的自适应正交幅度调制方式具有最高的数据吞吐量,因此被认为是提高系统的平均传输速率,从而提高频谱效率的一种优选方案。
星座可调的自适应正交幅度调制系统是根据移动无线衰落信道的变化来动态地改变调制电平数。
当无线传感器网络需要传输的数据量很大,但比特误码率要求不高或当接收节点处在非衰落信道时,我们表1 不同射频前端模块的能量相关参数列表খ఼ӊ㛑䞣఼఼খখখ가఼খখখ఼খখখখখ఼ 3$5 %(5 5V G EP: P: ⏋乥఼ . 1 P: P:乥⥛খখ఼ Z F /2 UHIP:఼఼খখখ఼ $ 1 P: P: ఼ খ䕀খ఼ 3$5 6415 I P: P: খ఼䕀খ఼ 3$5 6415 265P: P: Ⓒ఼఼ I 615 P: P: খখখখ఼ % D %$ P: P: খ㗗㋏㒳 9GG ,UHIP: P: খখ㗫P:P: 䇃খ⥛㓪খখᴖখ䆥খখᴖখ䆥খখ䖳খ䯈খ㗫䆥খখখ⥛఼㋏খЁ఼఼가఼఼LDPC খখ఼催䕗催䕗খ䕗催催Turbo খ䕗খখখ催খখখ催఼100101010101010খ가খ⥛(dBmখ䫭ὖ⥛就可以增加星座点数;而当无线传感器网络需要传输的数据量比较小,比特误码率要求很高或当接收节点处在衰落信道时,我们就减小码率星座点数,但是整个过程保持发射功率为常数。