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基于商业射频芯片的高可靠通信系统的研究
资料介绍
随着无线传输技术的发展,低功耗、低成本的商业射频芯片广泛应用于无线传感器网络等领域。但是,由于发射功率较低,在复杂的传播环境下,采用该类射频芯片的无线通信系统的可靠性明显下降。因此,提高基于商业射频芯片的无线通信系统的可靠性具有重要意义。传统解决办法可采用基于前向纠错(Forward Error Correction,FEC)的方法来提高通信系统的可靠性。但是,当商业射频芯片应用在复杂的传输环境中时,基于FEC的方法不能有效地抵抗多径效应的影响,对该类射频芯片的无线通信系统的可靠性改善并不明显。协作通信技术是提高通信系统可靠性的另一类方法,该技术利用网络中的空闲节点参与协作,获得空间分集增益,可在不增加系统资源的情况下有效对抗多径衰落,提高频率和功率利用率。
为抵抗多径效应的影响,进一步提高基于商业射频芯片的无线通信系统的可靠性,本文结合基于FEC的方法和协作通信技术,设计了基于率匹配Turbo码的协作通信验证系统。该验证系统包括控制节点、源节点、中继节点和目的节点,其中每个节点的通信模块由单片机C8051F120和射频芯片CC1101组成。在该系统中,控制节点通过计算局域网发送命令帧,实现系统中所有节点的同步。源节点和中继节点采用基于率匹配 Turbo码的编码协作方案,目的节点通过迭代译码,同时获得了编码增益与分集增益,从而提高商业射频芯片的可靠性。
本文设计协作通信验证系统的内容包括硬件系统的设计、上位机软件设计和单片机程序设计,并在实际环境中测试系统性能。测试结果表明,与点对点传输相比,基于率匹配Turbo码的协作通信传输方案能显著降低误包率,提高商业射频芯片的可靠性。
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