《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 面向高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)收集系統(tǒng)研究
面向高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)收集系統(tǒng)研究
電子技術(shù)應(yīng)用
張鴻云，彭進(jìn)霖，林博
軍事科學(xué)院 軍事智能研究院
摘要： 在以無線體域網(wǎng)為典型代表的高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)中，如何以高時(shí)間精度記錄無線信道狀態(tài)是開展傳輸優(yōu)化方案研究的關(guān)鍵前置問題之一。以低成本便攜化為核心目標(biāo)，綜合對(duì)比研究了幾類典型無線開發(fā)組件，選取ESP32+ESP-NOW作為軟硬件開發(fā)平臺(tái)；并設(shè)計(jì)了一套高精度的無線信道狀態(tài)收集記錄系統(tǒng)。經(jīng)過設(shè)計(jì)優(yōu)化，這套軟硬件系統(tǒng)最高能達(dá)到約257 μs的收發(fā)間隔。另外，通過控制變量的多組實(shí)驗(yàn)測(cè)試，詳細(xì)評(píng)估了協(xié)議模式、收發(fā)速率、核心數(shù)、線程數(shù)、主頻、串口通信及文件讀寫等變量對(duì)報(bào)文收發(fā)間隔和穩(wěn)定性的影響。研究成果為高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)鄰域的相關(guān)研究提供了設(shè)計(jì)方案和測(cè)試數(shù)據(jù)參考。
中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.246007
中文引用格式： 張鴻云，彭進(jìn)霖，林博. 面向高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)的信道狀態(tài)收集系統(tǒng)研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(5)：44-49.
英文引用格式： Zhang Hongyun，Peng Jinlin，Lin Bo. Research on channel state collection system for high-dynamic wireless networks[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(5)：44-49.
Research on channel state collection system for high-dynamic wireless networks
Zhang Hongyun，Peng Jinlin，Lin Bo
Academy of Military Science
Abstract： In high-dynamic wireless networks, typically represented by Wireless Body Area Networks (WBANs), recording the state of wireless channels with high temporal precision is a critical preliminary issue for conducting research on transmission optimization schemes. With low cost and portability as core objectives, this paper comprehensively compares several typical wireless development components and selects ESP32+ESP-NOW as the hardware and software development platform. It also designs a set of high-precision wireless channel state collection and recording systems. After design optimization, this hardware and software system can achieve a maximum transmission interval of approximately 257 microseconds. Additionally, through multiple sets of experimental tests controlling variables, the effects of protocol mode, transmission rate, number of cores, thread count, CPU frequency, serial communication, and file read/write on packet transmission intervals and stability were evaluated in detail. The research findings of this paper provide design schemes and test data references for related research in the field of high-dynamic wireless networks.
Key words : wireless channel；wireless body area networks；state collection；ESP32；ESP-NOW

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展極大地拓寬的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的廣度和深度，也極大地細(xì)化了網(wǎng)絡(luò)覆蓋的粒度。然而，由于部署環(huán)境復(fù)雜和信道特性獨(dú)特等特征，在以無線體域網(wǎng)、無線個(gè)域網(wǎng)等為典型代表的新一代高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)中，如何保證無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c高效性比其他無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSN）更具挑戰(zhàn)性。記錄收集真實(shí)的無線信道狀態(tài)數(shù)據(jù)，如RSSI和CSI，是開展傳輸優(yōu)化研究的基礎(chǔ)。

現(xiàn)有的研究中有大量的工作聚焦于用數(shù)學(xué)公式對(duì)無線信道增益的建模擬合。其中一類探討采用擬合概率分布以測(cè)量信道增益的小尺度衰落模型[1-4]，其中較好的擬合分布是Lognormal、Gamma 和Weibull分布。另外一類是研究大規(guī)模衰落模型，有不少研究工作利用無線收發(fā)終端之間的距離來對(duì)無線信道的路徑損耗進(jìn)行建模[5-7]。這類基于數(shù)據(jù)建模的公式擬合，本質(zhì)上仍然是一種信道仿真數(shù)據(jù)，在新型的高動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中仍然具備天然的劣勢(shì)，也無法提供給依賴于真實(shí)信道數(shù)據(jù)的智能優(yōu)化方案使用。

Hanlen等人[8]提出一套面向2.4 GHz頻段的無線信道狀態(tài)收集平臺(tái)，該平臺(tái)最高支持5 ms的時(shí)間記錄精度。該平臺(tái)的軟硬件構(gòu)建有較高技術(shù)門檻，TI的CC2XXX系列無線射頻芯片的軟硬件開發(fā)難度較大，且PCB板的定制對(duì)研發(fā)人員的電路設(shè)計(jì)能力也有較高要求。文獻(xiàn)[9]提出一種基于Arduino及XBee的無線信道路徑損耗的收集平臺(tái)，該平臺(tái)采用三明治結(jié)構(gòu)組裝構(gòu)建，對(duì)開發(fā)者較為友好。該平臺(tái)支持的最高信道狀態(tài)收集時(shí)間精度也是5 ms，且由于三明治結(jié)構(gòu)的集成度不高，該平臺(tái)的體積較大，便攜性較差。

本文的工作聚焦于高動(dòng)態(tài)無線網(wǎng)絡(luò)中信道狀態(tài)數(shù)據(jù)的高時(shí)間精度記錄收集，研究不同參數(shù)變量對(duì)數(shù)據(jù)收集的精度、穩(wěn)定性能指標(biāo)的影響，并通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，構(gòu)建一套高集成度、小型化、自供電的信道狀態(tài)數(shù)據(jù)收集軟硬件平臺(tái)。


本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載：

http://www.theprogrammingfactory.com/resource/share/2000006524


作者信息：

張鴻云，彭進(jìn)霖，林博

（軍事科學(xué)院 軍事智能研究院，北京 100093）


Magazine.Subscription.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。