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1、基于室内办公环境的WSN信道衰落模型的分析（部分供参考）摘要:针对室内环境下无线传感器网络信道衰落的不确定性,提出一个室内环境下无线传感器网络的信道衰落模型.本文根据对无线信道衰落模型的理论研究和无线传感器网络信道衰落测试系统室、内外实验数据的分析,得到无线传感器网络信道衰落模型的各个参数,确定了无线传感器网络室内信道衰落模型.实验证明此衰落模型在实际网络的节点部署和节点定位中的作用优于其他无线信道衰落模型.关键字:无线传感器网络;信道衰落模型;接收信号强度Theanalysisoftheindoorchannelfad
2、ingmodelinwirelesssensornetworksAbstract:Aimingattheuncertaintyofwirelesssensornetworksintheindoorphysicalenvironment,amodelaboutchannelfadinginwirelesssensornetworksisproposed.Accordingtothetheoreticalapproachinwirelesschannelfadingmodelandtheanalysisoftheindoor
3、sandoutdoorsexperimentaldatuminchannelfadingmodelwhichcomesfromthetestingsysteminwirelesssensornetworks,thevariousparametersofchannelfadingmodelfortheWSNaregot,thentheindoorchannelfadingmodelinwirelesssensornetworksisconfirmed.Thepracticalexperimentshowsthatthism
4、odelisbetterthantherestofthewirelesschannelfadingmodelinthenodelocationanddeployment.Keyword:Wirelesssensornetworks;channelfadingmodel;thereceivedsignalstrengthindication(RSSI)0引言无线传感器网络[1][2][3]是一种具有广泛应用前景的全新的技术,现在大部分研究集中在传感器网络的路由层和MAC层,忽略了其物理信道特征.因此关注其物理信道特性,特别
5、是信道衰落模型对增强网络的连通性、节省收发节点的能量消耗、增加网络生存周期有指导意义.通常理论上对各种无线网络(GPS、UWB和蓝牙)物理信道的研究都是利用无线信道模型[4]来进行的,因此研究无线传感器网络的物理信道模型也是由此开始的.目前较为典型的无线网络室内信号衰落模型主要有:Devasirvatham模型[5]、马特内-马恩纳(Keenan-Motley)模型[6]等,但一方面这些模型不适合无线传感器网络节点覆盖范围小、数据随周围环境变化明显和电量不充足的物理特性,另一方面这些模型在无线传感器网络实际环境的节点部署
6、和节点定位中偏差明显,网络覆盖率低,达不到工程应用的实际需要.因此本文采用自己研发的无线传感器网络测试系统结合无线传感器网络在室内、外环境下物理信道的特性,选择适当的场景对衰落参数进行实际测算,最终确定室内办公环境下无线传感器网络的衰落模型.1无线网络信道模型及无线传感器网络室内信道模型的分析通过无线信道传输的信号波形会受到多种物理信号的影响,从而使无线接收端接收的信号出现失真,最终导致整个网络数据出错,影响通信.因此分析无线网络信道模型,特别是无线传感器网络的信道模型对于提高无线传感器网络的通信质量,保证网络中数据传输
7、畅通具有重要的意义.[8]自由空间方程给出了接收节点距发射节点距离处天线的接收功率的表达式表示为:[8],其中、为收发功率,是收发节点之间的函数;、为收发天线的增益;为收发节点之间的距离;称为远场距离;系统损耗为与传播无关的系统损耗因子,表示系统硬件中无损耗;为波长.无线传感器网络室内环境信道模型与传统的无线通信信道模型是不同的,在建筑物内无线传感器网络的通信传播受到一些特定因素(如:建筑物的布局、建筑材料、建筑类型等)的严重影响,因此不能将自由空间信道模型简单的应用于无线传感器网络室内的信道模型,根据自由空间无线信道模
8、型公式(1),对于非自由空间这一模型具有一般性:[8]式中,是信道衰落参数,其取值范围为之间.对应自由空间信道损失,对应建筑物阻挡的传播阴影区[8].经研究表明,室内的无线传感器网络信道模型服从距离功率定理,即:[9],表示零均值,标准方差为的高斯正态随机变量,单位是.将收发天线增益、发射功率、远场距离、系统损耗因子
