基于室内多径信道的ZigBee无线链路功耗控制研究

摘要

随着无线技术在家居生活中的应用得到普及，越来越多的室内短距离通信节点被应用在生活中。如：智能抄表系统，安全防盗等。这些短距离无线节点应用安装虽然简便，但通常有一不便之处。在室内短距离无线通信节点，通常采用电池供电且电池更换不便。由于无线信息传播受室内环境影响，为保证传输质量通常将发射功率设置较高。因此，造成能耗的增高。这使得对无线通信节点的功耗管理研究，显得尤为重要。基于电波传播的功耗控制研究课题应时产生。
　　本文呈现了一种从电波传播的角度出发，针对点对点室内短距离通信的，基于Zigbee通信协议的无线节点能耗控制研究。研究主要内容分为个四部分：
　　1.从室内电波传播特性出发，测量室内环境路径损耗。建立相应室内环境电波传播的路径损耗模型。分析模型特点，提取模型参数。
　　2.分析功耗管理算法所需用到的功能，设计用于实现功耗管理算法的硬件电路。
　　3.在所建立的路径损耗模型基础上，针对CC2530无线收发节点设计功耗管理算法，并利用Z-Stack协议栈实现算法。
　　4.对比分析功耗管理前后无线收发节点能耗，验证功耗管理算法的可行性。

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第一章 绪论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 Zigbee短距离无线通信技术研究

2.1 引言

2.2 常见短距离无线通信技术简介

2.3 Zigbee技术的特点

2.4 Zigbee Pro-2007协议栈分析

2.5 Zigbee技术的缺陷与挑战

2.6 本章小结

第三章 室内无线信道的建模

3.1 引言

3.2 短距离室内无线信道的描述

3.3 短距离室内无线信道模型

3.4 短距离室内无线信道测试

3.5 经验模型与改进模型的对比

3.6 信道模型参数与算法的联系

3.7 本章小结

第四章 功耗管理算法的硬件设计

4.1 引言

4.2 研究方案需求分析与总体方案设计

4.3 无线收发节点的硬件设计

4.4 本章小结

第五章 功耗管理算法的软件设计

5.1 引言

5.2 软件整体设计结构

5.3 Zigbee程序设计要点

5.4 算法的具体功能分析与程序设计

5.5 本章小结

第六章 调试及算法验证

6.1 引言

6.2 PC端串口调试

6.3 实际环境中功耗管理前后比较

6.4 功耗管理节能效果理论分析

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

致谢

参考文献

附录1：算法部分程序

附录2：节点硬件实物图

攻读硕士学位期间取得的成果