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无线传感器网络(Wireless Sensors Networks，WSN)通常是由许多资源受限的节点组成的多跳自组织网络，在环境监测、军事管理、工业控制、医疗系统等诸多领域有着广泛的应用，其特点是电源能量有限、通信能力有限、计算能力有限、与物理世界紧密耦合、大规模密集部署、网络动态性强等。无线传感器网络的应用形态决定其节点必须是低功耗的，可以通过网络通信协议设计和节点动态电源管理策略等木同方面去降低系统功耗、延长系统寿命。论文主要针对无线传感器网络节点传输中涉及到的物理层协议、媒体接入控制(MAC)协议以及节点动态电源管理算法等关键问题进行深入研究，研究成果通过仿真验证并最终在基于自主研发核心芯片的无线传感器网络节点上组网实测进行了验证。论文工作主要的研究内容和贡献如下：
1．提出了一种符合IEEE802.15.4b标准的低功耗物理层算法。为了避免载波同步的复杂性及由此带来的高功耗问题，同时兼顾误码性能，提出一种非相关差分检测解调算法，并设计了基于这种检测方法的一种低复杂度频率补偿算法和低功耗解扩器结构。首先进行计算机仿真用以验证算法逻辑，然后在此基础上进行芯片设计并流片，最终利用该芯片组网实测。实验结果表明，所提出的物理层算法在最小发射功率及接收机灵敏度等方面均较优。
2．提出了两种高效的无线传感器网络流量自适应媒体接入控制(Media Access Control，MAC)协议。
1)提出一种具有自适应调节链路层报文长度的MAC协议(VPLA-MAC)。VPLA-MAC协议针对实际应用中数据长度存在动态变化的特点，解决了Sensor-MAC(S-MAC)协议对变长数据包适心性差的问题，此外，解决了S-MAC协议存在的退避时延及同步开销大的问题。NS-2仿真实验及组网实测结果表明，VPLA-MAC协议在能耗、延迟等方面均优于S-MAC协议。
2)提出一种基于分簇拓扑结构的自适应MAC协议(CBA-MAC)。CBA-MAC采用新的同步方式降低同步开销，采用选择性睡眠机制(PSS)降低网络数据流量变化时的节点能耗，从而减小了S-MAC协议由于存在过多空闲侦听所导致的能量浪费。NS-2仿真实验结果表明CBA-MAC协议在能量效率、延迟、传递率和吞吐率各方面性能均优于S-MAC协议。
3．提出一种节点动态电压调节策略(EOVSP)以降低节点功耗。根据无线传感器网络节点任务特性，在满足任务截止期限的条件下以能耗为最优目标，通过动态调整节点CPU电压以节省节点能耗。论文首先给出EOVSP的严格理论推导，然后在理论证明的基础上分别给出了EVOSP的最优化模型及次优化模型，最终通过Matlab仿真及节点实测验证证。实验结果表明，EOVSP比同类其它动态电压调节调整策略具有更好的节能特性。
论文基于自主研发核心芯片制成若干无线传感器网络节点，将节点组网用于算法和协议验证。论文所提出的两种自适应MAC协议以及节点动态电压调节策略均在节点上实现并进行性能测试。从实测结果来看，论文所提出的协议和算法可以稳定运行，均有着良好的性能。