感知“利”器｜无线传感网中的发射端信道补偿装置

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞速发展和日益成熟，具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器节点开始出现，并且引起了人们的极大关注。这种无线传感器节点构成无线传感网能够协调地感知、采集和处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，并发布给需要这些信息的用户。无线传感网将逻辑上的信息世界与真实的物理世界融合在一起，深刻地改变了人与自然的交互方式；可以广泛地应用于军事、工农业控制、生物医疗、环境监测等诸多领域。

目前，传感器网络研究的一个重要方面是在能量严重受限的微型节点上如何实现简单的环境数据（如温度、湿度、光强等）采集、传输与处理。然而，随着监测环境的日趋复杂多变，由这些传统传感器网络所获取的简单数据愈加不能满足人们对环境监测的全面需求，迫切需要将信息量丰富的图像、音频、视频等媒体引入到以传感器网络为基础的环境监测活动中来，实现细粒度、精准信息的环境监测。这样就要求每个节点能够在有限的频谱资源上传输丰富多彩的内容。在大多数的无线传感网络的设计中，每个传感器节点都是单天线且单节点独立工作。每个节点的发射装置包括一个扰码器，一个比特映射器，一个子载波映射器，一个多载波调制器，一个限幅器和射频调制器，如下图所示。

无线传感器网络传感器节点发射装置其中，扰码器由一个乘法器和一个伪随机序列发生器组成。乘法器将输入序列与伪随机序列相乘，实现对输入序列的扰码操作，破坏输入的数据流中相邻数据之间的相关性，从而降低多载波调制信号的峰均比。比特映射器根据调制的星座图对比特序列进行映射，得到最终的调制符号。子载波映射器将调制符号和导频符号按预先设定的方式映射到部分有用的子载波上。多载波调制器由IFFT变换来实现，把经过子载波映射后的数据调制到其相对应的子载波上。限幅器包括两个CORDIC装置，一个峰值截取装置，一个低通滤波装置和一个减法器，采用峰值截取的方式，将峰值超过门限的部分截下，并对其进行低通滤波，送入减法器中队原始信号进行压缩，以减小输出信号的峰均比，提高射频部分的能量效率。射频调制器由一个本振发生器，一个移相器，一个同相调制器，一个正交调制器和一个合路器。本振发生器提供无线传输的本振信号，本振发生器产生的本振信号一路直接输入同相调制器，另一路送入移相器。移相器对输入的本振信号进行90°移相，得到与原本振信号正交的一个本振信号，并送入正交调制器。同相调制器将I路输出的信号调制到本振信号上。正交调制器将Q路输出的信号调制到正交的本振信号上。合路器将两个调制器的输出合为一路。上面所述的发射装置输出的信号在无线信道中传输时，无线信道会对其幅度和相位引入畸变，接收端需要复杂的通过信道估计和均衡才能恢复出原始的信号。所以现有无线传感网中的传感器节点实现复杂度高和系统能耗大。而作为传感器节点受尺寸，体积，成本和能量的限制，需要传感器节点尽可能的简单，以使得传感器节点不需要进行复杂的信道估计和均衡即可得到无畸变的发射数据，降低传感器节点的实现复杂度和功耗。【推荐发明专利】《一种应用于无线传感网中的发射端信道补偿装置》【技术背景】上述的发射装置输出的信号在无线信道中传输时，无线信道会对其幅度和相位引入畸变，接收端需要复杂的通过信道估计和均衡才能恢复出原始的信号。所以现有无线传感网中的传感器节点实现复杂度高和系统能耗大。而作为传感器节点受尺寸，体积，成本和能量的限制，需要传感器节点尽可能的简单，以使得传感器节点不需要进行复杂的信道估计和均衡即可得到无畸变的发射数据，降低传感器节点的实现复杂度和功耗。本发明要解决的现在无线传感网中，由于传感器节点中需设置复杂的信道估计和均衡器而增加传感器节点的实现复杂度和功耗的问题。【本发明的技术优势】本发明应用于无线传感网中的发射端信道补偿装置至少包括：一个信道估计器，一个信道补偿矢量计算器和一个信号预失真器。

发射端信道补偿装置结构图

信号预失真器结构图在无线传感网的簇头节点中应用本装置，簇头节点可以根据传感器节点上行发射的数据对传感器节点与簇头之间的信道响应进行估计，并根据估计出的信道响应计算出相应的补偿矢量，对各个子载波上发射的符号的幅度和相位进行调整，以对信道衰落的影响进行补偿，使得传感器节点不需要进行复杂的信道估计和均衡即可得到无畸变的发射数据，降低传感器节点的实现复杂度和系统能耗。专利购买或技术合作请联系：麦姆斯咨询 殷飞电子邮箱：yinfei@memsconsulting.com若需要更多可交易专利，敬请访问：www.mems.me/mems/patent/