عنوان

طراحی فرستنده و گیرنده ‮‭RF‬ توان پایین برای شبکه های حسگر بی سیم,‮‭TK‬

شماره

‭۱۴۴۲۳پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی فرستنده و گیرنده ‮‭RF‬ توان پایین برای شبکه های حسگر بی سیم

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭TK‬

نام نخستين پديدآور

/حمید جنگی بهادر

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی برق و کامپیوتر

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۴‬

نام توليد کننده

، راشدی

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی برق گرایش الکترونیک

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

پیشرفت های اخیر در زمینه مدارهای مجتمع امکان مجتمع سازی بخش سنسور، ارتباط بی‌سیم و الکترونیک دیجیتال را در یک واحد مداری مجتمع فراهم ساخته است .این قابلیت امکان ایجاد شبکه‌هایی را فراهم کرده است که ترکیبی از گره‌های سنسوری ارزان قیمت هستند و می‌توانند به صورت بی‌سیم با یکدیگر ارتباط داشته باشند .با کاربردهای متنوعی که این شبکه‌ها در بخشهای مختلف صنعتی، پزشکی و نظامی پیدا کرده‌اند، لزوم توجه هرچه بیشتر محققین در این زمینه را اجتناب ناپذیر کرده است .بازدهی انرژی ارتباطات بی‌سیم یک ضرورت اصلی برای این شبکه‌های حسگر بی‌سیم در بسیاری از کاربردهای نظارت محیطی و بدنی می‌باشد و نیاز فزاینده‌ای به بهبود طول عمر گره‌های سنسوری بی‌سیم وجود دارد .توان مصرفی در بخش فرستنده و گیرنده گره، قابل چشم پوشی نبوده و تاثیر اصلی را بر طول عمر باتری دارد .رشد سریعی در بازار مخابرات بی‌سیم وجود داشته است و تکنولوژی بی‌سیم یک بخش جدایی ناپذیر از زندگی ما شده است تا انتقال داده با کاربردهای نظارتی و حسی را به صورت تلفنی برای ما فراهم کند .معیار کارایی مهم به طور ویژه برای ابزارهای سیار و گره‌های شبکه‌ها، طول عمر باطری می‌باشد .طول عمر طولانی باطری، یک باید برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم می‌باشد چرا که جایگزینی یا شارژ باطری برای چند صد گره سنسوری کار مشکل و در برخی از مواقع امکان ناپذیر می‌باشد .از اینرو علاقه زیادی به مطالعه در زمینه افزایش طول عمر شبکه‌های حسگر بی‌سیم وجود دارد .برای مقابله با این مشکل راهکارهایی از طریق لایه شبکه ارائه شده است .در لایه شبکه، الگوریتم کنترل بهتر، از قبیل اشتراک کار و‮‭hopping - multi‬برای افزایش طول عمر شبکه پیشنهاد شده است .در لایه‮‭MAC‬ ، تکنیکهای دسترسی چندگانه مختلف بر حسب هزینه انرژی، بررسی و ارزیابی شده است .از سویی دیگر در لایه فیزیکی، تکنیکهای مدولاسیون و معماریهای مختلف بر حسب بازدهی انرژی تحقیق شده است .برای فرستنده و گیرنده‌های ‮‭RF‬ که برای فواصل کوتاه و در محدوده فرکانس حامل چند گیگا هرتز کار می‌کنند مدار الکترونیکی مصرف توان غالب را دارا می‌باشد .از اینرو ضرورت دارد تا در کل توان مصرفی به حساب آید .همچنین پروتکلهای مخابراتی و پارامترهایی از قبیل مدولاسیون، نرخ داده و شرایط کانال مهم هستند چرا که توان ارسالی و ساختار فرستنده و گیرنده را تعیین می‌کنند .بهینه سازی همزمان پروتکلهای مخابراتی و بخش الکترونیکی فرستنده و گیرنده پیچیده بوده و به ندرت تحقیق شده است .در این رساله روندی سیستمی- مداری برای تحلیل معماری فرستنده و گیرنده‌های ‮‭RF‬ با کاربردهای فواصل کوتاه را دنبال کرده ایم که در عین حالی که انرژی محدودی دارند نیاز به نرخ داده بالا در آنها وجود دارد .برای رسیدن به این هدف باید ساختار مناسبی طراحی می شد که امکان دسترسی به این مقصود فراهم شود .استفاده از معماریهای با پیچیدگی کم و اعمال مدولاسیون ساده این امکان را برای ما فراهم کرد .در اجرای این طرح ، فرستنده- گیرنده ای در فرکانس ‮‭MHz ۹۱۵‬ با مدولاسیون ‮‭FSK‬ در فرستنده و ‮‭OOK‬ در گیرنده طراحی شد .ساختاری که نوسانساز قفل شونده تزریقی هسته اصلی آن، هم در مسیر فرستنده و هم در مسیر گیرنده می‌باشد .کاربرد این فرستنده و گیرنده برای سنسورهای بدنی و فواصل کوتاه در محدوده کمتر از ‮‭۱۰‬ متر و نرخ داده کمتر از ‮‭Mbps ۵‬ برای نرخ خطای بیت‮‭۱۰ - ۳‬است که برای این نوع از کاربردها نرخ داده بالایی محسوب می شود .مصرف توان ‮‭۳۵۰‬ ‮‭W‬و ‮‭۴۱۳‬ ‮‭W‬در توان ارسالی‮‭dBm ۱۰‬ - به ترتیب در حالت فرستندگی و گیرندگی، عملکرد بهینه این ساختار را تایید می کند .این نتایج مصرف انرژی ‮‭pJ ۶/۸۲‬ برای هر بیت گیرنده و ‮‭pJ ۷۰‬ برای هر بیت فرستنده را نشان می‌دهند .

متن يادداشت

Recent advances have resulted in the ability to integrate sensors, wireless communications and digital electronics into a single integrated circuit package. This capability is enabling networks comprised of very low cost sensors nodes that are able to communicate with each other. The sensor networks can be used for various application areas (e.g., health, military, home). Energy efficient wireless communications is an essential requirement for Wireless Sensor Networks (WSN) in many environmental monitoring applications and there is a growing need to improve the lifetime of wireless sensor nodes. The power consumed by node transceiver electronics is non-negligible and has a major impact on battery life. For these reasons, there is a growing interest in the study of network life-time of wireless sensor networks. This problem is usually tackled from the network layer down. At the network layer, better flow-control algorithms, such as task sharing and multi-hopping, have been proposed to increase the average network life-time. For short range RF transceivers operating in Giga-Hertz range, circuit electronics dominates the power consumption. It is necessary to take circuit power into account. Also communication protocols and parameters such as modulation, data rate, and channel conditions are also important as they determine the RF transmitted power, and the transceiver architecture. The joint optimization between communication protocols and transceiver electronics is complicated and has rarely been investigated. In this dissertation has been followed a system and circuit level methodology to analyze a complete RF transceiver architecture for short-range energy limited applications requiring high data rates. The aim of this project is to achieve an energy-efficient low voltage, high data rate transceiver. The modulation scheme has significant effects on the transceiver design and the transceiver architecture, which have to remain as simple as possible for low power consumption. In this work a new technique is proposed, to transmit and receive the data, which enjoys less energy consumption comparing the existence techniques. It is applied to an ultra-low power 915MHz 5Mbps injection-locked FSK RF transceiver. The power consumption is 70 pJ/b and 82.6 pJ/b at a transmitted power of -10 dBm with a data rate of 5Mbps in transmitter and receiver modes, respectively. The simulation results show a phase noise of -121.4 dBc/Hz and -136.7 dBc/Hz at 1 MHz offset, respectively in transmitter mode and receiver mode

عنوان اصلي به زبان ديگر

‮‭TK‬

مستند نام اشخاص تاييد نشده

جنگی بهادر، حمید

مستند نام اشخاص تاييد نشده

دائی‌کوزه‌کنانی، ضیاءالدین، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

بالازاده بهار، حسین، استادراهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

صبحی، جعفر، استاد راهنما

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی