[發(fā)明專利]一種在無線多媒體傳感網(wǎng)中實現(xiàn)多傳輸節(jié)點協(xié)同波束成形的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810059968.6
• 申請日: 2008-03-05
• 公開（公告）號: CN101262312A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜建;施玉松;陳晨;邱云周;姜華;劉海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心
• 主分類號: H04L1/06
• 分類號: H04L1/06;H04L25/02;H04L27/38;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 沈志良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無線傳感網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及其中實現(xiàn)多傳輸節(jié)點協(xié)同波束成形的裝置和方法。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，具有感知能力、計算能力和通信能力的無線傳感器節(jié)點開始出現(xiàn)，并且引起了人們的極大關(guān)注。這種無線傳感器節(jié)點構(gòu)成無線傳感網(wǎng)能夠協(xié)調(diào)地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象信息，并發(fā)布給需要這些信息的用戶。無線傳感網(wǎng)將邏輯上的信息世界與真實的物理世界融合在一起，深刻地改變了人與自然的交互方式；可以廣泛地應(yīng)用于軍事、工農(nóng)業(yè)控制、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。

目前，傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的一個重要方面是在能量嚴(yán)重受限的微型節(jié)點上如何實現(xiàn)簡單的環(huán)境數(shù)據(jù)(如溫度、濕度、光強等)采集、傳輸與處理。然而，隨著監(jiān)測環(huán)境的日趨復(fù)雜多變，由這些傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)所獲取的簡單數(shù)據(jù)愈加不能滿足人們對環(huán)境監(jiān)測的全面需求，迫切需要將信息量豐富的圖像、音頻、視頻等媒體引入到以傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的環(huán)境監(jiān)測活動中來，實現(xiàn)細(xì)粒度、精準(zhǔn)信息的環(huán)境監(jiān)測。這樣就要求每個節(jié)點能夠在有限的頻譜資源上傳輸豐富多彩的內(nèi)容。

在大多數(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中，每個傳感器節(jié)點都是單天線且單節(jié)點獨立工作。每個節(jié)點的發(fā)射裝置包括一個擾碼器，一個比特映射器，一個子載波映射器，一個多載波調(diào)制器，一個限幅器和射頻調(diào)制器，如圖1所示。

其中，擾碼器由一個乘法器和一個偽隨機序列發(fā)生器組成。乘法器將輸入序列與偽隨機序列相乘，實現(xiàn)對輸入序列的擾碼操作，破壞輸入的數(shù)據(jù)流中相鄰數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性，從而降低多載波調(diào)制信號的峰均比。比特映射器根據(jù)調(diào)制的星座圖對比特序列進行映射，得到最終的調(diào)制符號。子載波映射器將調(diào)制符號和導(dǎo)頻符號按預(yù)先設(shè)定的方式映射到部分有用的子載波上。多載波調(diào)制器由IFFT變換來實現(xiàn)，把經(jīng)過子載波映射后的數(shù)據(jù)調(diào)制到其相對應(yīng)的子載波上。限幅器包括兩個CORDIC裝置，一個峰值截取裝置，一個低通濾波裝置和一個減法器，采用峰值截取的方式，將峰值超過門限的部分截下，并對其進行低通濾波，送入減法器中隊原始信號進行壓縮，以減小輸出信號的峰均比，提高射頻部分的能量效率。射頻調(diào)制器由一個本振發(fā)生器，一個移相器，一個同相調(diào)制器，一個正交調(diào)制器和一個合路器。本振發(fā)生器提供無線傳輸?shù)谋菊裥盘枺菊癜l(fā)生器產(chǎn)生的本振信號一路直接輸入同相調(diào)制器，另一路送入移相器。移相器對輸入的本振信號進行90°移相，得到與原本振信號正交的一個本振信號，并送入正交調(diào)制器。同相調(diào)制器將I路輸出的信號調(diào)制到本振信號上。正交調(diào)制器將Q路輸出的信號調(diào)制到正交的本振信號上。合路器將兩個調(diào)制器的輸出合為一路。

這種單天線單節(jié)點的工作方式由于沒有分集增益，能量效率較低，在能量受限的無線傳感網(wǎng)中顯然不是最佳的工作方式。另一方面，傳感器節(jié)點都是隨機布設(shè)的，考慮到某些節(jié)點與簇頭節(jié)點之間的信道衰落可能會特別嚴(yán)重而導(dǎo)致其感知的信息無法傳回，造成節(jié)點的失效，因此傳感器節(jié)點是密集布設(shè)的，通過增加傳感器節(jié)點的冗余度來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。這樣做一方面布設(shè)成本較高，另一方面?zhèn)鞲衅鞴?jié)點布設(shè)密集會導(dǎo)致多個節(jié)點感知的信息冗余度較高，信息傳輸?shù)男瘦^低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種在無線多媒體傳感網(wǎng)中實現(xiàn)多傳輸節(jié)點協(xié)同波束成形的裝置和方法。

本發(fā)明要解決的現(xiàn)有無線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計中因每個傳感器節(jié)點都是單天線的工作方式帶來的能量效率較低、布設(shè)成本較高和信息傳輸?shù)男瘦^低的問題。

本發(fā)明所述的一種在無線多媒體傳感網(wǎng)中實現(xiàn)多傳輸節(jié)點協(xié)同波束成形的裝置包括由主發(fā)射節(jié)點和協(xié)同發(fā)射節(jié)點構(gòu)成的節(jié)點裝置。