基于Zigbee技术外文翻译英汉对照

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1、集成低功耗无线传感器网络通信系统的设计摘要无线传感器网络系统目前在国际社会关键应用在贸易，医疗保健和安全方面。这些系统具有独特的特点和面临的许多实施的挑战。在所有系统中，长寿命的要求是对无线传感器节点能源供应施加的最严重的设计约束。这就需要创新的设计方法来解决这一严格的要求。本文首先提供了无线传感器网络技术的概述。然后介绍了通信系统，电路设计和系统包装的考虑。在无线电架构和电路技术的选择是重点讨论了关于低功耗的实施和经营特色相匹配的传感器网络应用需求。最后，设计，实施和最具挑战性的组成部分，一个完整的低功耗CMOS接收系统，提出证

2、明这些设计原则。简介一个无线传感器网络由自组织无线通信系统相连密集分布的节点。传感器节点架构包括传感，信号处理，嵌入式计算和无线网络组件。每个节点可配备多种应用程序特定的传感器和节点信号所需的物理环境信息的提取处理系统。相邻节点之间的合作可能有助于信号处理的敏感性和特异性环境事件检测。通过节能高效的无线通讯，局部处理的信息（需要大大减少数据未处理的传感器有效载荷的数据传输带宽）可传达给用户。低功耗是最重要的，以便为无线传感器网络的长期工作寿命。虽然这是促进了低工作周期操作，本地信号处理，多跳网络节点间的部分也可以引进，以减少传感器

3、网络中的每个节点的通信链路的范围。由于通信路径作为一个尺度范围内的损失功法（有4或更大权力的规则在许多应用中指数），这在连接范围大幅度减少导致电力需求减少。与传统远程无线系统的特点相比，减少的范围和数据链路带宽产量为典型的无线传感器应用的一个重要的链路预算的优势。然而，极为有限的能源为无线感应器（小型电池系统）建立更强的设计挑战。随着低成本的要求，这些极大地激发了新的基于低功耗无线通信系统和传感器应用优化技术的有利互补金属氧化物半导体（CMOS）电路技术的发展。在下面的章节中，我们将介绍基于无线传感器网络的无线通信系统和电路设计。

4、无线技术不同的电路设计要求大大不同无线通信技术。在这里，我们将简要回顾一下正在审议的无线传感器网络通信技术的选择：单载波窄带和扩频技术（超宽带，超宽带技术是根据广泛调查，和那些已经出现在无线传感器网络应用的技术相比，并不成熟）。单载波窄带通信窄带通信方式已经在早期的无线传感器网络系统使用。窄带系统操作适用于当信道带宽(W)约等于数据速率（R），对于一个给定带宽，在加性白高斯噪声极限容量（AWGN）的通道(C)，可表示为:其中，S和N分别是接收信号和噪声功率。由R/W的特点（每赫兹第二位）可知，对于一个传统的无线应用，重要的是要最大

5、限度地提高带宽效率。日益复杂和高性能的方法是通过加强对收发器，必须针对功耗为代价的最高的带宽系统总吞吐量。例如，64正交调幅（QAM）的方法是采用在IEEE802.11a/g的内实现20MHz信道的数据传输速率高54Mb/s的。更高的带宽效率也是一个理想的无线传感器网络。然而，在性能和功耗的平衡，必须被找到找到，因为这种复杂的无线电基带设计和更高的功率耗散的技术需求。事实上，这已经表明，在衰减的的电源支持下，调制系统会有一个高效率的结果，包括短包通信和低操作占空比操作。重要的是要注意的是窄带系统更容易受到比宽带系统的干扰。此外，监

6、管问题需要共享频谱接入（和频率分集的指定级别）可能是一个额外的因素，防止寻找一些无线传感器网络应用的窄带技术。扩频通信扩频技术实现获得比以消耗额外的信号带宽的窄带系统更高信噪比。两种最常见的传播技术是直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）。在DSSS系统中，原来的窄带数据乘以一个芯片伪随机序列，造成噪音般的输出信号。DSSS系统中，信号在芯片处理速度（局）。为了享有很高的处理增益，复杂的数字信号处理（DSP）电路必须工作在一个较高的速度即使在低数据率条件下。此外，在时时和同步在DSSS系统必须建立在一个芯片的间隔（1/RC

7、）。这种基于DSSS技术是采用ZigBee标准进行讨论。FHSS技术，在蓝牙标准中的采用，和DSSS系统相比，具有简化硬件要求和简洁的同步协议。FHSS系统可以通过传达了广泛的频率范围的信号提供一种改进的多径性能。FHSS也通过在它的跳频序列选择无干扰频道来避免干扰。虽然跳频技术对无线传感器网络的应用很有吸引力，但是挑战源于要在低功率要求下完成很宽的操作频段。这些敏捷跳频的规定条件需要快速解决频率选择的行为。开放空中接口标准选择最近开发的和拟议的新标准下的无线传感器网络正在考虑之中。消费者应用需求驱动低功率无线空中接口标准的发展：

8、一些可能适用于无线传感器网络。对于某些应用程序，网络通信协议栈的较低层，物理层（PHY）和介质访问控制的传感器网络（Mac），可能为那些有个人区域网络（PAN）和无线传感器的应用考虑。个人区域网标准的例子包括蓝牙协会（IEEE802.15.1），超