省電力無線センサネットワークに向けたウェイクアップ型無線通信技術に関する研究

节能型无线传感器网络唤醒无线通信技术研究

基本信息

批准号：
12J08638
负责人：
石田繁巳
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は主にウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究と, ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関する研究を中心に行った. ウェイクアップモジュールフロントエンドに関する研究として, サブサンプリング技術をウェイクアップ無線通信に応用する手法を検討した. サブサンプリング技術を用いたウェイクアップモジュールフロントエンドでは, 低消費電力性と誤検出の抑止を両立するためにサンプリング周波数を適切に決定することが重要となる. 低消費電力性はサンプリング周波数を低くすることで得られる. 一方で, 誤検出の主な原因となる雑音はサンプリング周波数を高くすることで低減できる. このため, 検出したい信号の帯域幅と, 受信信号のSNRから折り返し数の限界を決定し, 最低のサンプリング周波数を決定する. 実際の通信では, 1. 観測信号のSNRの最悪値を想定してシステムの受信感度を定め, サンプリング周波数を決定する, 2. 誤ウェイクアップ率を観測しながら動的にサンプリング周波数を調整する, という2つの手法のいずれかを用いることで対応できる. ウェイクアップ無線通信におけるソフトウェア無線技術の応用に関して検討を行った. ソフトウェア無線技術を用いてウェイクアップ無線を実現するためには, 省リソースでソフトウェア無線を実現することが重要となる. これに向け, 組み込み機器向けマイコンを用いた超小型ソフトウェア無線プラットフォームのハードウェア設計を行った. その上で, ウェイクアップ無線において最も重要となる信号検出を実現するため, マイコンに搭戟された分解能の低いADCをデルタシグマ変調方式を応用して高精度化する手法を検討した. ウェイクアップ通信では専用ハードウェアを用いることが想定されてきたが, 汎用ハードウェアを使用しても実現可能であることを示した点で意義があると言える.

今年，我们主要专注于研究唤醒模块前端以及软件无线电技术在唤醒无线电通信中的应用。作为对唤醒模块前端的研究，我们研究了一种将亚次采样技术应用于唤醒无线电通信的方法。在使用亚采样技术的唤醒模块的前端中，正确确定采样频率以实现低功耗和抑制错误检测很重要。低功耗可以通过降低采样频率获得。另一方面，可以通过增加采样频率来降低噪声，这是错误检测的主要原因。因此，您要检测的信号的带宽，并根据接收信号的SNR确定折叠数的极限，并确定最低采样频率。在实际通信中，1。确定系统的接收灵敏度，假设观察到的信号的SNR的最差值最差，并确定采样频率，2。可以通过使用两种方法之一来完成：在观察错误的唤醒率的同时，动态调整采样频率。我们已经研究了软件无线电技术在唤醒无线电通信中的应用。为了使用软件无线电技术实现唤醒无线电，使用节省资源的资源实现软件无线电非常重要。为此，我们为使用微型计算机用于嵌入式设备设计了一个硬件设计。为了实现信号检测，这是唤醒无线电中最重要的功能，我们研究了一种使用Delta-Sigma调制的方法，通过应用配备了微型计算机的低分辨率ADC来提高精度。尽管已经假定使用专用硬件来唤醒通信，但它的意义是，即使使用通用硬件也可以实现。