任意分布的無(wú)線傳感網(wǎng)分布式天線陣綜合.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò),通常情況下各節(jié)點(diǎn)將采集、處理后的數(shù)據(jù)以多跳中繼的方式傳給匯節(jié)點(diǎn)(Sink Node),再由匯節(jié)點(diǎn)傳回遠(yuǎn)程控制中心。但是,在某些應(yīng)用場(chǎng)合中,不能采用多跳鏈路的方式來(lái)擴(kuò)展傳輸距離,或者控制中心離無(wú)線傳感網(wǎng)非常遠(yuǎn),匯節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率不能支持足夠遠(yuǎn)的傳輸距離。為了解決這個(gè)問(wèn)題,我們希望以WSN節(jié)點(diǎn)為天線陣陣元,以波束合成的方式形成高增益

2、的波束,提高傳輸信噪比,實(shí)現(xiàn)WSN遠(yuǎn)距離通信。
　　由于WSN節(jié)點(diǎn)在空間上的位置具有隨機(jī)性且概率分布是任意的,因此WSN波束合成實(shí)際上是一個(gè)任意分布的隨機(jī)分布天線陣綜合問(wèn)題。隨機(jī)分布天線陣的理論研究始于二十世紀(jì)六十年代初期,由于工程上實(shí)現(xiàn)困難,人們沒(méi)有進(jìn)行后續(xù)的研究,而把注意力轉(zhuǎn)向不等間距陣、稀布陣等相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)、功能上可部分替代隨機(jī)分布陣的天線陣上。由于WSN波束合成研究的需要,本文重新拾起對(duì)隨機(jī)分布天線陣?yán)碚摰难芯?并根據(jù)WS

3、N節(jié)點(diǎn)任意分布的特點(diǎn)建立了一套適用于WSN的隨機(jī)分布天線陣綜合技術(shù)。
　　本文首先建立了一個(gè)概率分布任意的二維隨機(jī)分布天線陣模型。在合成最大增益波束的意義上,用等效一維陣列化簡(jiǎn)了WSN二維隨機(jī)分布陣的口徑場(chǎng)相位綜合問(wèn)題。通過(guò)仿真WSN節(jié)點(diǎn)定位誤差對(duì)方向圖的影響,提出了抗定位誤差的相位綜合方法。通過(guò)方向圖逼近的方法,把WSN隨機(jī)分布陣的方向圖在兩個(gè)主平面上的幅度綜合問(wèn)題等效為技術(shù)上成熟的連續(xù)口徑天線幅度綜合問(wèn)題。提出采用并行Gaus

4、s-Seidel迭代算法對(duì)WSN隨機(jī)分布天線陣進(jìn)行互耦補(bǔ)償?shù)姆椒?在一定程度上消除了互耦效應(yīng)對(duì)方向圖的不良影響,并用仿真驗(yàn)證了該方法的有效性。 本文通過(guò)對(duì)WSN隨機(jī)分布天線陣的口徑場(chǎng)幅度分布、相位分布、陣元互耦關(guān)系等主要參數(shù)的分析,從理論上證明了采用波束合成方式進(jìn)行WSN數(shù)據(jù)無(wú)線傳送的可行性,并在幅度綜合、相位綜合、互耦補(bǔ)償三個(gè)主要方面提出了WSN二維隨機(jī)分布陣最大增益波束綜合方法。該理論如何同具體的WSN物理層相結(jié)合,進(jìn)行分布式的饋電