低功耗传感器网络节点通信模块研究与设计

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要本论文来源于2005年重庆市科技攻关重大专项项目‘三峡库区水环境安全预警平台建设与科学决策关键技术研究》(CSTC2006AA7024)，本文通过分析现有无线传感器网络节点构架设计的利弊，提出将一个节点分为感知控制平台和无线通信平台两大平台子系统的系统体系结构设计方案，并将重点放在无线通信平台尤其是通信调制方式、调制级数、信息编码及基带电路等射频部分的研究及设计上。通过对传感器网络节点构架体系结构、无线通信模块与能量消耗的关系特别是物理层调制级数与编码方式与能量消耗的关系进行研究和探索，建立了能量消耗模型，并进行仿真。通过仿真结果的分析和比较，得到相应的能量消

2、耗结果，为节点硬件设计芯片的选型和开发提供了理论依据。本文还对低功耗的传感器网络节点通信模块的硬件软件进行开发和设计。本论文主要研究工作及成果如下：1．分析了传感器网络节能的研究现状，探讨了低功耗对传感器网络的重要性和必要性。2．对无线传感器网络节点的体系结构及各个模块的能量消耗情况进行了初步的分析，提出了无线传感器网络节点构架设计的系统方式。3．对前向纠错编码FEC及PSK．,FSK,OFDM调制解调级数进行能量消耗分析，建立了能量消耗模型并通过MATLAB进行仿真，设计出适合本项目的能量管理发送机制。4．实现无线通信平台硬件电路板设计，核心射频电路，天线以及无线通信平台与控制平台的接口设

3、计。关键词：传感器网络、低功耗、FSC、PSK、OFDM、FSC、CC2420重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTThispaperoriginatesfrom2005ChongqingStrategicl'rojeet—ChongqingUniversitySr,ecialTopic(ScientificStrategicTechnologyStudiesandConstructionofEnviromentalSafetyWarningPlatformoftheThreeGorgeWaterResevoir}(CSTC2006AA7024)．Bycomparingandaaaly

4、zingtheadvantagesanddisadvantagesofexistingwirelessSen．qornetworkSll'uctIⅡ．e$andtheirtopologies，thispaperproposesasystem$1a'uetm'alplanthatconsistsoftwosub—systems：sensingcontrolplatformandRFwirelesseommtmieationplatform．Theemphasisofstudiesanddesignswillfocusonmodulationschemes，modulationparameter

5、s，SOI．II'Ct，coding,ehanndcoding,frequencycomposition,WIlVI{formation,filteringprocessandbasebandcircuitrydesigns．Anellergyeomumptionmodelandsimulationw勰estabfishfromtheextensiveresearchandexplorationOilsensornetworksystemslrtleture,wirelesscommunicationmodulesandtheirenergyconsumptionrelations，e驰ia

6、nytheinteractionsbetweenthephysicallayermodulationscllcme,channelcodingandatlergyconsumptioiLTiffsresultsathoroughanalysisandcomparison,andobtainsthecorrespondingenergyconsumptionoutcome,andprovidesIttlaeoretiealaccordancewhenselectingmodulehardwareandintegration．Thispaperalsoexploitsanddesignshard

7、wareandsottwareoillow-power$arlSOrnetworknodemodules．‘Thispaperpresentsthefollowingresearchworkandresults：1．AnalysisOncurrentsensornetworkingtechnologyanditsfuturedevelopingtrends,discussionOnitsapplication