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无线传感器网络是一个多学科高度交叉的前沿研究热点,它综合了传感器、嵌入式计算、分布式信息处理、无线通信及网络技术等,能够通过各类集成化的微型传感器实时地协作监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并通过随机自组织无线通信网络方式将所感知信息传送到用户终端,是普适计算研究的一个非常重要的方向。 但传统的无线传感器网络也存在很多局限性,如网内无线通信的相互干扰、系统的能耗过高、缺乏更实效的网络路由手段等,这大大的限制了它的应用。尤其是在智能家居领域,其信道环境存在较强的多径效应,并且智能家居一个重要的概念就是加入了视频应用,这就需要一个更加高速和可靠的新型通信技术,来实现传感器网络的无线通信。 超宽带(Ultra Wide Band,UWB)无线通信技术正是能满足这些条件的一个近距离无线通信技术。超宽带无线通信的优点可以概括为:难于被监听,安全性高;功率谱密度极低,抗干扰性强,且系统功耗低;空间解析度极高,具有厘米级的定位精度;具有高速无线数据传输,速率可高达几G bit/s。 本文正是以此为背景,在对UWB和传感器网络相关的技术理论作了大量的理论分析的基础上,提出一种基于UWB的新型无线传感器网络,以UWB无线通信能耗低、速率快等优点,致力于解决传统无线传感器网络的易干扰、能耗高的缺陷,以期更快的将传感器网络推向实际应用。 首先,本文在对UWB和传感器网络的关键技术进行了理论分析后,提出了基于UWB的无线自组传感器网络概念框架。然后,对实现该网络的一些主要方面进行了设计研究,并在Matlab环境中对各设计进行了仿真验证,概括来说,研究工作主要着重于以下几个方面:传感器网络的节点设计,包括用于节点的UWB TH—PPM收发信机的设计及其性能仿真;用于收发信机的TH—PPM跳时序