占用度研究:物联网时代的频谱资源监管

随着无线通信技术的发展,全球无线用户的数量急剧增长,频谱资源变得日趋紧张,而即将到来的物联网时代,对频谱资源利用提出了更高的要求,如何充分提高无线频谱利用效率成为当前亟待解决的技术问题。人们希望通过更少的频谱资源实现更高的传输速率,而随着短距离无线电新技术的不断涌现,频率共享成为趋势,对短距无线电设备的占用度进行测量研究,不仅有助于提高现有无线电频谱使用效率,而且为物联网频谱的技术监管和管理规划提供了方便。     

一种频谱监测无线传感器节点的设计与实现

针对频谱监测设备低成本、小型化的需求,提出了一种基于无线传感器网络的频谱监测方案.该方案利用频谱接收模块采集空间FM(frequency modulation,调频)信号;使用控制器模块对数据进行处理,并通过无线传感器网络的方式实现节点间的组网通信,完成数据的无线传输;采用斐波那契优化算法处理节点采集的数据.测试结果表明基于该小型化的无线电频谱监测节点可实现网络化的对FM信号的采集和无线传输,使用的算法能准确地提取有效信号.     

具备参考级频率准确性的紧凑结构超再生接收机

针对传统超再生接收机频率准确性不高的问题,提出了一种应用于低速率、短距离无线传感器网络的基于晶体的超再生接收机.该接收机使用晶体振荡器取代传统的由电感电容或者电阻电容构成的超再生振荡器;借助晶体超高的品质因数,该超再生接收机实现了与晶体振荡器一样的接收频率准确度和稳定性,并且不受工艺、工作电压和环境温度的影响.文中使用0.18μm CMOS工艺实现了一个原型芯片,该芯片运用双向驱动电路,克服了晶体起振慢和不易完全停振的挑战,实现了参考时钟振荡器按照超再生方式运行和-78 dBm的灵敏度(1 kb/s数据率).测试数据表明,该接收机的频率选择性改善达50倍,灵敏度中心频率偏离目标频率仅7×10~(-6),达到了参考级频率准确性的精度.该接收机外围电路只需一个晶体和少量电源滤波电容,为无线传感器网络等应用提供了一个非常紧凑的方案,特别适用于无线内窥镜胶囊应用.     

5G高密度网络中无线资源管理的仿真方案设计

数量庞大的物联网设备与突发性的物联网业务碎包使5G网络中的无线资源管理过程变得非常困难,而后者的设计常需借助多种技术的联合仿真来完成,文章提出了一种专门针对5G网络承载物联网业务需求的高效无线资源管理技术仿真方案,并基于该方案搭建了一款完整的仿真平台架构;结合多个无线资源管理技术的串行处理过程,该平台设计了基于事件触发的精细仿真方式和基于虚拟时隙的粗略仿真方式,而且实现了多种物联网业务和多个5G场景的生成以增强设计的完整性。仿真结果表明,基于该方案搭建的平台仿真处理速度明显快于传统平台,特别适用于5G网络承载物联网业务中的无线资源管理技术仿真。     

认知无线Mesh网的多信道MAC协议

随着宽带无线通信业务的发展,无线频谱资源日益紧张.本文在认知无线电频率感知技术的基础上,将其应用于无线Mesh网的多信道MAC协议(MMAC)中,提出了认知无线Mesh网的多信道MAC协议(CWMN-MMAC).本协议通过增加认知用户对频谱的感知和针对多跳特点的分布式协商,将空闲的频谱动态地分配给非授权用户使用,可以有效提高频谱资源利用率,并通过仿真,研究了协议ATIM窗对吞吐量的影响和主用户空闲时的信道利用率,根据仿真结果可以看到,该协议通过单网卡可以实现较好的信道利用率.     

分布式无线监测系统设计

针对传统的监测系统在监测点分散,分布范围广,监测点所处环境恶劣等情况下的局限性,设计了一种基于射频技术的分布式无线监测系统.以超低功耗单片机MSP430作为监测系统主控芯片,外围扩展多种处理模块,采用具有多信道的收发芯片nRF905实现无线数据传输.论述了系统设计软硬件的设计方案和分布式数据传输的通信协议,同时使用跳频机制,增加了数据传输的可靠性.研究表明,该系统使用灵活,移动性强,能对特殊环境多点的数据进行实时监测.     

多媒体教室无线话筒和接收机的任意配对技术

在多媒体教室密集的教学楼里,如何实现无线话筒和接收机的任意配对,是值得进一步研究的课题.文中简要地概述了红外线载波调制解调音频技术、红外线传送载波频率资料技术、自动设置无干扰载波频率技术和随机射频协议自适应跳频技术等任意配对实现方式,并指出了各自优缺点以及不同的应用场合.最后为多媒体教室无线话筒和接收机的选购提供了指导性建议.     

随机窄带信号的数字电路式模拟装置

对于运动目标的多普勒信号是一个类似于噪声的窄带随机信号.在频域中,由于接收机的噪声频谱是均匀分布的,具有一定频带宽度的多普勒信号频谱叠加在平坦的接收机噪声背景上,故可采用滤波器将多普勒信号加以提取,滤除带外噪声,从而提高其信噪比.将检测出的多普勒信号送至频率跟踪器,即可确定该频谱信号的中心频率,从而确定运动物体速度的大小.     

基于蓝牙技术的可穿戴式智能环境参数采集系统

提出了一种基于蓝牙技术的无线可穿戴式环境参数获取系统,其采用智能手持终端(例如手机),实现了将个人用户周边环境信息的实时采集,融合了可穿戴式传感器、物联网技术以及智能终端等技术。系统集成了多种传感器,可检测温湿度、光照、气压、PM2.5等。另外,该系统很容易通过增加传感器种类和数目实现扩展,还可以与其他系统通过广域网进行无线组网,实现一个大型环境参数监测无线传感器网络,将会在环境监测、天气、自然灾害预警方面得到广泛发展。     

分析基于岗位需求的“无线传感网技术”教学改革

无线传感网技术最能表现出物联网的特点,它是物联网技术强有力的基石。为了满足物联网市场上关于人才的渴望与需求,培育出创新力与动手能力都强的应用型人才,下面该文章主要从教学内容、课程教学模式、设计思路、课程考核变革和实施项目等诸多角度出发,进一步探索"无线传感网技术"教学改革。     

光接收机调谐前端的分析

为了设计高性能的谐振式光接收机，应用场效应管模型和多种调谐网络的拓扑形式，提出了一个统一的光接收机调谐前端分析方法。推导出了对多种调谐网络通用的计算公式，用以计算谐振频率、传输函数和等效输入噪声电流密度，便于应用计算机优化光接收机的电路拓扑形式。使用该方法，编制计算机辅助程序模拟了各种不同型式的电感谐振式光接收机的特性，对于光接收机前端设计具有指导作用。     

矿山无线射频信号传播特性试验

利用标准信号发生器(或便携式信号源)与频谱分析仪(或便携式接收机)在矿山的实地试验,研究了UHF波段无线信号在矿山的截止频率特性、电波传播衰减特性、弯曲巷道传播特性和煤掩穿透特性,得到了433,915MHz和2.4GHz无线射频信号矿山传输特性和煤掩穿透特性的定量数据。根据试验研究得到如下结论:无线电波在矿山传播必须大于矿山截止频率,截止频率在甚高频(VHF)频带50MHz左右;在平直巷道中,频率越高越有利于电磁波的传播;在弯曲巷道中,频率越高越不利于电磁波的传播;频率升高,射频信号的绕射性能、穿透性能降低。上述结论可对我国矿山无线移动通信技术提供试验数据和理论支持。     

基于物联网技术的设备温湿度远程监测系统研究

针对目前大部分工厂的生产设备缺乏有效的计算机监测系统这一现状,研究了一种基于物联网技术的远程监测系统.它以ARM处理器为核心,以无线射频数据传输为手段,应用计算机管理软件和网络技术,将整个系统构成一个物联网,实现了对设备的全自动化温湿度远程监测.同时介绍了该系统的基本工作原理,描述了系统的整体硬件构成,分析了模块化软件设计要点,归纳了该系统的特点.该系统是物联网技术在工业上的一个典型应用案例,可在相关行业中推广应用.     

浙东农业物联网的实践与思考

随着智能农业和精准农业的发展,物联网技术在浙东现代农业中得到广泛应用,通过使用无线传感器网络可以有效降低人为因素对农田环境的影响,同时可以在线监测到田间农作物的各种信息,通过科学监测、科学种植,促进了现代农业发展方式的转变。该文以浙东农村为例,介绍了农业物联网的实践和思考。     

基于能量采集的管道物联网路由优化算法

油气管道无线传感器网络的节点根据管道走向呈线性分布,导致无法及时大范围更换能量耗尽节点的电池.虽然能量有效管理始终是制约油气物联网性能的关键因素,但因网络端对端延时决定网络对管道安全事故的反应时间,同样是影响网络性能的关键参数之一.为此,提出基于能量采集的管道物联网网络路由算法,使用能量采集技术,延长网络的使用寿命,并通过选择距离发送较远的节点作为转发节点,有效减少网络的端对端延时.仿真结果表明,与其他机会路由协议和使用能量采集技术的协议对比,该算法能有效兼顾网络寿命和网络延时,提高网络性能.     

基于FFT的OFDM系统仿真分析

正交频分复用(OFDM)技术是一种多载波数字调制技术,OFDM技术属于多载波调制,能提高载波的频谱利用率。OFDM系统能够有效地消除无线信道带来的影响,还可以结合其它技术最大限度地提高物理层信息传输的安全性。OFDM系统中,可以从时域和频域两个角度使用FEC来对抗频率选择性衰落和实践选择性衰落。为了达到这个目的,通常使用的一种技术是交织编码技术。     

基于RF的光伏无线数据采集系统设计

从物联网角度研究了光伏系统,分析了FPGA、CPLD、工业总线和ZigBee在光伏物联网中的应用,发现现有研究存在物联网接入范围窄、成本高、能耗高等问题。提出基于RF分时通信的光伏无线数据采集方案,从理论上分析该方案的成本、效率、功耗,提出阶梯发射功率设计以进一步降低功耗,结合实际情况设计基于RF的光伏无线数据采集系统,并使用NS2模拟仿真,结果显示系统在功耗、效率、成本方面优于ZigBee方案。     

OFDM技术及其系统资源分配研究

高速率、高带宽、高频谱利用率、提供多种新型业务是未来无线移动通信的主要发展目标。正交频分复用有良好的抗符号间干扰和抗多径干扰能力以及频谱利用率高等优点,被广泛应用于第四代移动通信系统、宽带无线接入系统以及无线城域网。在多用户OFDM系统中,自适应地分配子载波和功率能够充分利用多用户分集和频率分集以降低误比特率和发射功率、提高频带利用率。本文概括了OFDM技术特点,建立了多用户OFDM系统资源分配模型,分析了关于资源分配算法的几种研究方法,对于今后的研究提供了参考。     

基于DSP的无线接收机的设计

应用软件无线电技术设计了一种无线接收机．介绍了由DSP芯片ADSP2191和AD6620组成的无线接收机的工作原理、硬件电路和软件处理方法．实验表明，利用DSP强大的数字信号处理能力，该接收机的灵活性和可扩展性较传统接收机有所提高．     

基于物联网的敬老院环境监测系统的设计

提出了一种基于物联网的敬老院环境监控系统。该系统由众多的终端节点、路由节点以及汇聚节点组成无线传感器网络。终端节点作为监测节点采集并处理环境数据,并通过无线传感器网络将数据传至网关节点,网关节点将数据传至互联网以及监控中心,这样就能实现对敬老院的环境进行监测。