基于Wi-Fi信号反向散射通信系统高并发低功耗研究

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdsxw
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在物联网中,感知节点利用电磁波获取能量并加载信息的通信技术称为反向散射通信(Backscatter Communication),反向散射通信因便捷、成本低等优势在智能仓储、智能家居、智慧农业等应用中有着强烈的需求,因此吸引了国内外研究者的广泛关注。在反向散射通信系统中,发送器发送激励信号,标签(即感知节点)通过调制将感知的信息加载在激励信号上,接收器接收标签的反向散射信号并解码标签调制的信息。近年来研究者提出了基于Wi-Fi信号的反向散射通信系统,使用商用Wi-Fi设备替代专用设备进行系统部署,以降低部署成本和提升通信距离。但是现有基于Wi-Fi信号的反向散射通信系统主要存在以下两个问题:(1)同频段的多标签并发传输时会产生信号冲突,需要通过介质访问控制层(MAC)协议控制其按顺序传输;(2)标签能量消耗大,需要完成信息调制功能且处于持续工作的状态。针对上述问题,本文实现了一个高并发、低功耗的反向散射通信系统Wi Find,贡献点和研究内容包括:(1)针对多标签并发传输时的信号冲突问题,实现了一种基于频率指纹的标签并发传输方法OFDM+。基于正交频分复用和正交频分多址技术,将不同子载波的频率指纹分配给不同的标签,在实现信道内并发传输的基础上,实现了跨信道并发传输,验证了通过移频实现跨信道并发传输的可行性,相对于信道内并发传输而言,充分利用了频谱资源,进一步提升系统容量。同时,OFDM+方法提出利用波束赋形技术提升并发检测距离的思想,并通过仿真实验验证了其可行性。(2)针对标签能量消耗大的问题,提出了一种基于Actel FPGA的低功耗标签设计方法。为了在保证信息调制功能的同时降低功耗和延长系统生存周期,首先设计低功耗数字基带处理的软硬件模块,然后提出低功耗的快速信息感知技术以适应对能耗要求严格的应用,最后实现低功耗标签的休眠调度方案使得标签可以在工作状态和休眠状态之间进行切换。(3)基于OFDM+方法和Actel FPGA设计方法,实现了一个高并发、低功耗的反向散射通信系统Wi Find,设计综合实验评估上述内容的有效性和鲁棒性。通过实验发现,Wi Find系统可以支持144个并发传输的标签,只需要1个激励信号,占用3个Wi-Fi信道,BPSK下平均每个标签的吞吐量约为95.65Kbps;标签的FPGA在工作状态下的功耗范围约为46.28-977.93μW,在休眠状态下最低约为21.6μW。
其他文献
ZrCuAlNiTi体系非晶合金的良好非晶形成能力和优异的力学性能以及理化性能,具有广阔的应用前景,特别是作为医用生物材料,有着显著的优势。但该合金体系中的镍元素对人体有毒副作用,因此,开发和研究不含镍元素的Zr基非晶合金,一直是这类非晶合金研究中所关注的重点。本文以Zr55Cu30Al10Ni4Ti非晶合金为基础,选择Ag、Hf、Fe和Sn四个元素,采用单一元素和多个元素组合方式,逐渐替换Zr5
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)因其层数依赖的电子能带结构和易于组装的特点受到极大关注。MoS_2材料作为其中最具代表性的一员,具有1.2-1.9 eV的可见光带隙以及优异的光电子学特性,被广泛用于光电探测器、场效应晶体管、存储器和逻辑电路等功能器件的研究。然而,由缺陷态导致的电荷陷阱效应,以及由此产生的持续光电导(PPC)现象严重阻碍了其实际应用。近年来,大量研究表明,通过合理构筑二维异质结不
罪犯离监探亲是监狱法赋予的一项职责,但这个工作由于风险高、责任大,长期以来处于停滞状态。2018年初,司法部进行了全国大规模的试行,这是治本安全观在新时期的体现。监狱的
以CMOS为核心的集成电路技术遵循着摩尔定律快速发展,器件的尺寸随着工艺技术的进步也越来越小并逐步逼近其物理极限,从而导致电路出现了高功耗、高密度、复杂布线与串扰等非
本文以AA1060纯铝为基体进行等离子体电解氧化处理,研究了氢氧化钠浓度对等离子体电解氧化膜层生长的影响,着重研究了NaOH浓度为1 g/L时膜层从阳极氧化阶段到等离子体放电阶段的结构演变过程,探讨了硅酸钠浓度对膜层的影响。研究表明NaOH浓度能够影响阳极氧化膜层的类型以及等离子体放电行为。当NaOH浓度为1 g/L时,在等离子体电解氧化的阳极氧化阶段能够获得孔径均匀的“多孔”型阳极氧化膜层。随后
森林作为陆地生态系统中重要组成部分,在维持地球碳平衡、调节气候和水土保持等方面具有重要作用,与人类生存发展息息相关。在资源调查中准确获取森林样地内树木的株数、胸径
当前,世界各国青少年身体活动不足现象相当普遍,全球大约有80%的青少年未达到每天身体活动推荐量。身体活动不足会直接或间接导致一些慢性非传染性疾病的高发病率。据世界卫
热致变色材料二氧化钒(VO_2)因其在68℃具有可逆金属-绝缘转变(MIT)而备受关注。本文使用Sol-Gel法以及高真空退火处理工艺成功制备了二氧化钒薄膜以及W、Eu掺杂的二氧化钒薄膜,通过掺杂和高真空退火条件来优化二氧化钒薄膜的相变性质,降低二氧化钒薄膜的相变温度,改善其红外光调节能力。本文中,VO_2薄膜的具体的制备过程如下:首先将V_2O_5与草酸加入到异丁醇溶剂中,在80℃的水浴中反应6
医用电子内窥镜是一种可以直接进入人体的医疗器械,在医学诊断上发挥着重要作用。传统电子内窥镜的尺寸相对较大,在进入人体时需要对病人麻醉,会给病人带来伤害。而人体器官
自20世纪70年代~((1))以来,股票期权就往往被视为管理现代企业的一种有效激励工具。股票期权的实施可以将员工自身利益与公司的发展联系在一起,使员工和公司两者的利益取向趋于一致。因此,对员工股票期权收益如何征税,所征税额是否公平合理,均关系到股票期权激励效用的发挥,直接影响了我国股票期权薪酬制度的长足发展。按照现行税收规定,员工在行权时支付的行权价格与行权当天公司股票的市场价格之间的差额属于“工