基于時(shí)間反演電磁波傳輸?shù)臒o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信道模型研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）是一種新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它能對監(jiān)視區(qū)域的環(huán)境或檢測對象的信息實(shí)時(shí)感知、采集和處理，并將處理后的信息傳送到網(wǎng)絡(luò)終端用戶?，F(xiàn)在WSN廣泛地應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，如智能交通、軍事、醫(yī)療衛(wèi)生，在國際上被認(rèn)為是繼Internet之后的第二大網(wǎng)絡(luò)。
　　但是頻譜資源的短缺以及部署環(huán)境的復(fù)雜性使得WSN節(jié)點(diǎn)的共存遇到了非常大的挑戰(zhàn)。如何解決WSN中的電磁干擾以及環(huán)境中的多徑干擾已經(jīng)成

2、為WSN領(lǐng)域中急需解決的難題。時(shí)間反演（Time Reversal，TR）技術(shù)能夠利用環(huán)境中的多徑，實(shí)現(xiàn)信號在傳感器位置的空間和時(shí)間同步聚焦，因此基于 TR電磁波傳輸?shù)腤SN在克服多徑干擾和同頻干擾等方面具有獨(dú)特優(yōu)勢。研究 TR電磁波在 WSN中的傳播規(guī)律對于WSN的發(fā)展有重要意義。
　　本文第一章首先介紹了論文的研究背景和意義，然后簡單陳述了TR信道模型的發(fā)展現(xiàn)狀以及整個(gè)論文的結(jié)構(gòu)安排。在第二章介紹了無線傳感器節(jié)點(diǎn)的基本知識，以

3、及WSN的系統(tǒng)構(gòu)架，然后重點(diǎn)闡述了WSN中存在的干擾問題。簡單介紹了WSN中傳統(tǒng)的抗干擾方式，并指出了這些方法的不足之處。針對這些缺點(diǎn)，提出了具有獨(dú)特優(yōu)勢的基于TR電磁波傳輸?shù)腤SN網(wǎng)絡(luò)。
　　接下來，第三章利用平面波理論，將到達(dá)傳感器節(jié)點(diǎn)的電磁波近似為平面波，采用局部射線跟蹤方法對到達(dá)節(jié)點(diǎn)的電磁波進(jìn)行分析，從而建立了單節(jié)點(diǎn)聚焦模型。通過這個(gè)模型研究了TR電磁波在到達(dá)單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)的聚焦情況，分析了影響聚焦半徑的因素，利用這個(gè)模

4、型可以對WSN節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有根據(jù)的部署。第四章將TR通信過程等效為一個(gè)相關(guān)性模型，而TR等效信道就是不同信道之間的相關(guān)運(yùn)算。利用這個(gè)相關(guān)性模型尋找減少 TR聚焦半徑的方法，從而提升基于 TR的WSN的共存性能。基于這個(gè)相關(guān)性模型，細(xì)致分析沖激響應(yīng)模型的物理意義，通過在傳感器周圍增加局部散射體，改變射線最終到達(dá)不同接收傳感器節(jié)點(diǎn)的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了WSN中TR電磁波的超分辨率聚焦。第五章針對于TR需要信道探測的局限性，利用時(shí)延信道模型，忽略了多徑的衰