基于MB-OFDM-UWB的井下多媒體傳感器網絡物理層自適應技術研究.pdf

1、多媒體無線傳感器網絡預計在煤礦井下無線監(jiān)測中具有重要的應用價值。MB-OFDM-UWB作為一類典型的超寬帶技術，具有速率高、功耗低、抗多徑時延等優(yōu)勢，十分適合煤礦井下傳輸環(huán)境的特點。為了提高多媒體無線傳感器網絡在煤礦井下無線監(jiān)測中的性能，本文研究了基于MB-OFDM-UWB無線通信技術的多媒體無線傳感器網絡在煤礦井下無線監(jiān)測中所涉及的部分物理層關鍵技術。 煤礦井下傳輸環(huán)境是一類典型的受限空間，復雜的多徑傳播造成了無線信道的頻率選

2、擇性衰落。自適應技術能夠充分利用無線信道的動態(tài)性，通過自適應地改變系統(tǒng)的某些參數(shù)而達到性能優(yōu)化的目的。本文針對煤礦井下無線信道動態(tài)變化的背景，以提高系統(tǒng)性能為目的，從簡單監(jiān)測情況下單用戶自適應調制和復雜監(jiān)測情況下多用戶動態(tài)資源分配2個方面進行了自適應技術的研究。 本文首先對MB-OFDM-UWB無線通信系統(tǒng)和幾類典型的超寬帶無線信道進行分析和建模，并結合煤礦井下傳輸環(huán)境，選擇IEEE802.15.3a推薦的CM3模式作為超寬帶信

3、號井下傳輸?shù)男诺滥Ｐ汀?針對簡單的單用戶監(jiān)測情況，分析并實現(xiàn)了單用戶MB-OFDM-UWB自適應調制系統(tǒng)。首先采用復雜度低的固定閾值算法，通過讀圖的方式分析出在CM3超寬帶信道及一定BER限定下的固定閾值，然后引入子載波分組的概念，分析了4種不同的子帶信噪比的計算方法，并從BER性能和吞吐量2個方面進行比較分析。仿真結果表明，任何一種自適應調制方式的系統(tǒng)性能均優(yōu)于固定調制方式。 針對復雜的多用戶監(jiān)測情況，重點對多用戶MB

4、-OFDM-UWB系統(tǒng)的動態(tài)資源分配進行了分析和研究。首先深入分析了BABS、ACG和RBS等幾種幅度自適應分配算法，然后針對超寬帶無線傳感器網絡的設備簡單和能量受限等要求提出了一種RBS改進算法，仿真結果表明，RBS改進算法具有較小的運算復雜度和總功耗值，且BER性能與RBS算法十分接近。 上述工作提高了基于MB-OFDM-UWB無線通信技術的多媒體無線傳感器網絡在煤礦井下無線監(jiān)測中的性能。 本論文共有圖33幅，表9幅