【摘 要】
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无线纳米网(Wireless Nanonetwork)是由纳米设备组成的一种新型的无线传感网络,其无线纳米节点大小仅为立方纳米,方便部署在一些狭小空间内,完成更加精细的监测工作。作为无
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无线纳米网(Wireless Nanonetwork)是由纳米设备组成的一种新型的无线传感网络,其无线纳米节点大小仅为立方纳米,方便部署在一些狭小空间内,完成更加精细的监测工作。作为无线纳米网电磁波通信的首选频段,太赫兹(0.1-10THz)频段电磁波在满足纳米节点之间通信要求的同时,将经历由传输介质产生的大气分子吸收损耗。纳米节点结构特点以及太赫兹电磁波分子吸收特性决定了传统的无线信道模型不再适用。本文根据纳米节点能耗组成,结合太赫兹电磁波路径传输损耗和分子吸收损耗,建立新型的无线纳米网太赫兹通信模型。本文的主要工作如下:(1)基于太赫兹电磁波节点间传输能量损耗特性,在现有路径传输能量损耗模型的基础上,采用大气分子吸收理论,构建基于传输介质分子组成的分子吸收模型。分别在自由空间和反射路径两种不同场景下,结合分子吸收模型,建立太赫兹通信传输信道模型。最后,分别在不同分子组成和不同通信距离下,对两种场景下的传输信道模型进行能量损耗分析,分析结果表明分子吸收是太赫兹电磁波传输过程中不可忽略的因素,进一步说明建立的通信信道模型的可靠性。(2)基于纳米节点能耗构成,建立收发器能耗模型。针对纳米节点能量受限问题,以收发器能耗模型为基础,考虑重传机制,将最优通信距离和最优数据包结构作为优化指标,提出了单位比特数据传输能量最优化模型。在不同调制机制下对建立的能耗优化模型进行验证,区别于通过网络层和MAC层实现能耗优化的机制,基于物理层和节点硬件电路的能耗优化模型,从最优通信距离和最优数据包结构的角度减少数据传输能耗。
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