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无线传感器网络衰落信道Rake接收机技术的研究

王鑫

  无线传感器网络是目前比较热门的研究领域,它将大量的传感器节点布设在需监测的区域内,通过自组织的方式形成网络,应用前景广泛。由于无线传感器网络的特殊工作方式,要求传感器节点具有耗能低,体积小,成本低的特点。无线传感器网络的应用环境复杂,存在多径衰落,大大影响了通信质量,而Rake接收机是一种有效的抗多径衰落的手段,基于扩频序列,通过对多径信号进行分离、校正、加权合并,将多径分量变成有用信号。 本文旨在根据无线传感器网络的特点对现有的Rake接收机进行性能研究和改进。首先简要介绍了无线传感器网络的工作原理和特点,说明课题的研究背景和意义,对无线传感器网络信号传输特性和多径衰落信道模型进行分析。然后详细介绍了无线传感器网络通信仿真模型的各部分组成模块和原理结构,重点介绍了Rake接收机的原理和相关技术。通过对基于最大比合并(MRC)的Rake接收机的性能分析,指出现有结构的不足,并最终引入一种改进的基于最小均方算法的LMS-Rake接收机。该结构利用简单的迭代公式计算多径合并的最佳权值,提高了接收机的性能。不需要额外发送训练序列,减小了设备的复杂度。同时充分利用信道估计的结果,对初始权值和步长进行改进,提高了算法的精度和收敛速度。经过理论分析和仿真结果表明,LMS-Rake接收机较传统的MRC-Rake接收机的性能有较大的提高,并且结构简单,运算复杂度低,易于实现。最后针对改进的Rake接收机结构,通过Verilog HDL语言对其关键模块进行了逻辑设计和仿真,证明了其可行性,为实际应用提供了设计基础。……   
[关键词]:无线传感器网络;Rake接收机;最大比合并;最小均方算法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:哈尔滨工程大学2010年