1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種高新的信息獲取與處理技術(shù),在農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)療,以及家庭和辦公環(huán)境等眾多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)于大規(guī)模傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,例如拋撒式傳感節(jié)點(diǎn)等,且大多數(shù)采用小電池供電,更換困難,因此小型化、極低功耗是傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本要求。目前,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)層優(yōu)化來降低網(wǎng)絡(luò)功耗和提高通信性能,例如,使用分布式啟發(fā)算法來動(dòng)態(tài)調(diào)整節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率,也可通過休眠等手段降低功耗,例如,被動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)空閑時(shí)使其處于休眠狀態(tài)將

2、能耗降到最低,但傳感器節(jié)點(diǎn)物理層通信功耗是整體功耗的重點(diǎn),也是難點(diǎn),而同步捕獲過程在傳感小數(shù)據(jù)量信息通信中占到很大的比重,當(dāng)前 WSN物理層通信中的同步大都采用傳統(tǒng)的接收機(jī)被動(dòng)捕獲的方法,需要標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)具備可控時(shí)鐘和相位調(diào)整等電路,較難于實(shí)現(xiàn)集成處理,造成電路的復(fù)雜度和較高的功耗,不利于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的小型化和低功耗。
　　本文從標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)低復(fù)雜度、低功耗的角度,針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中極低功耗標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)物理層通信的捕獲同步過程,

3、在脈沖主機(jī)同步算法的基礎(chǔ)上提出了一種高效、低復(fù)雜度、低功耗的相位誤差估計(jì)同步捕獲算法。主機(jī)同步算法是將信號(hào)同步捕獲功能從標(biāo)簽接收機(jī)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到簇主機(jī)節(jié)點(diǎn)上,時(shí)鐘和相位捕獲算法在主機(jī)發(fā)射端完成,標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)只有在達(dá)到同步捕獲條件下,也就是脈沖相關(guān)輸出超過門限時(shí)才進(jìn)行反饋,主機(jī)端在無反饋條件下自主步進(jìn)調(diào)整相位,這樣實(shí)現(xiàn)同步捕獲所需的時(shí)間和反饋次數(shù)較長(zhǎng)。本課題中,在標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)提出采用對(duì)稱雙極性斜升相關(guān)波形,利用斜升信號(hào)相關(guān)輸出由于具備與相位誤差間的線

4、性關(guān)系,可以獲得更好的穩(wěn)定性和捕獲速度,同時(shí)可以大幅降低標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)的反饋次數(shù),達(dá)到傳感標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)極低功耗的目的。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)中,周期斜升信號(hào)完全可以用鋸齒震蕩信號(hào)來實(shí)現(xiàn),對(duì)標(biāo)簽節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度上并沒有增加。
　　論文提出并闡述了將鋸齒波作為反饋波形的相位誤差估計(jì)算法的基本原理,理論分析了算法的平均捕獲時(shí)長(zhǎng)和平均反饋次數(shù)這兩個(gè)性能指標(biāo),并獲得了性能的閉式解,說明了平均捕獲時(shí)長(zhǎng)和平均反饋次數(shù)是一對(duì)矛盾體,且二者都與求平均的次數(shù)有關(guān)。并在 MA