超低功耗BFSK无线传感器网络接收器设计与性能优化

本文主要探讨了一种针对无线传感器网络功耗问题的创新解决方案，即设计了一种超低功耗的无线接收器——BFSK超再生接收器。传统的无线接收器，如OOK超再生接收器，虽然能实现较低的功耗，但在传输速率上可能存在限制。为了提升接收效率并保持低功耗特性，设计者在原有的基础之上，引入了两种不同的频道频率f1和f2，通过比对这两个频率的接收信号来判断数据的"0"或"1"状态，从而实现了数据传输速率的显著提升。 BFSK（双相移键控）是一种调制技术，它通过交替改变载波的相位来表示数字信号的两种状态，这在一定程度上优化了信息传输的效率。这种接收器的设计不仅考虑了接收器的基本电路设计，还着重于优化功耗和灵敏度之间的平衡，以延长无线传感器网络的生命周期。具体实验结果显示，在2.4GHz频段下，当传输速率达到250kbit/s时，接收器的灵敏度达到了-86dB.m，这在同类接收器中是非常出色的，而其功耗仅为215μW，显示出了极高的能源效率。 文章的研究背景着重于无线传感器网络在特定环境下的应用，如煤矿井下，其中电磁波的传输受巷道形状、围岩介质等因素影响。设计者提出了一种基于RSSI（接收信号强度指示）的路径损耗改进模型，通过引入多径衰减系数k，提高了路径损耗计算的准确性，这对于理解并改善煤矿井下复杂环境下的无线通信至关重要。 本文的创新之处在于将低功耗接收器技术与BFSK调制相结合，同时关注实际应用场景的特殊性，为无线传感器网络在能源受限环境中提供了一种高效且节能的解决方案。研究成果对于优化无线通信系统的性能，尤其是在资源受限的物联网设备中，具有重要的实践价值。此外，文章还引用了相关的学术研究作为理论支持，如MT/T1115-2011多基站矿井移动通信系统通用技术条件，以及孙继平等学者关于不同隧道中电磁波传输特性的研究，为该领域的进一步探索提供了丰富的参考。