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中高速传感器网络由于具有高速传输和感知数据信息的能力因而越来越受到人们的关注,现在已经逐渐地发展成为了无线传感器网络中不可或缺的重要组成部分之一。然而在中高速传感网络中,如何更有效地提高数据传输质量以及系统性能一直以来都是许多学者们研究的重点。本文在国家科技重大专项:“中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术”、“传感器网络电磁频谱监测关键技术研究”以及上海市科学技术委员会攻关项目“面向异构融合的物联网发展路线、架构、关键技术研究及在智能停车场管理应用中的技术验证”的资助下,针对中高速无线传感器网络传输系统中的几个关键技术进行了研究分析,并对其通信方式进行了改进设计。主要成果和创新点如下:
OFDM系统改进MMSE信道估计算法。信道估计的精确度和复杂度是两项重要的衡量标准。针对当前MMSE算法估计精度高但是计算量太大的现状,提出了一种矩阵谱分解的改进算法,它利用矩阵对角化和奇异值分解的思想将原来MMSE估计中的矩阵求逆运算等效变换成为对角矩阵和酉矩阵之间的运算,在不影响估计性能的同时大大地降低了计算复杂度。
OFDM系统低复杂度SLM算法。峰均比问题是OFDM技术的一个主要不足之处。为了解决传统SLM算法计算量大而且抑制效果有限的不足之处,提出了一种改进的SLM算法,它将矩阵变换和序列线性组合的思想进行改进后加以结合,并且考虑采用圆周移位的方法代替系数相乘来减少计算复杂度。结果表明和传统SLM算法在抑制效果相近的前提下,它的复杂度较小。
MIMO-OFDM系统改进的准正交空时分组码。空时编码是MIMO-OFDM系统中一项非常重要的关键技术。准正交空时分组码通过牺牲部分分集增益使得正交空时分组码在发射天线数大于2时能获得全速率传输,但这会导致其在接收端无法实现线性解码。为此提出了准正交空时分组码的两种改进方案,这两种方案可以使得准正交分组码可以线性译码,降低了译码的计算复杂度。
中高速传输样机研制。根据目前中高速无线传感网传输系统接收端数据接收准确度有限的问题,结合了HARQ的基本原理以及学者们的研究成果,率先研制出了中高速无线传感器网络传输样机,通过测试表明,和原来的样机相比,这种样机虽然在数据吞吐量上略有减少,但是却可以大大提高它的灵敏度增益。
通过本文对OFDM系统关键技术的理论研究以及无线传感网无线传输系统样机的研制,相信能够促进OFDM技术的更好地发展,对加速中高速无线传感器网络的发展与应用无疑有重要的意义。