[发明专利]一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统领域，特别是涉及一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统。

背景技术

许多无线传感器网络结构设计时，往往假设节点均匀分布（抛洒）。实际应用中，传感器节点往往成组部署。所以，实际应用中，无线传感器网络往往以一个个簇状部署，簇间的连通度和覆盖不足；另一方面，物联网技术和云计算快速发展，无线传感器网络节点数量不断增加，单个节点采集的数据也不断增加，簇内产生的数据剧增，簇间通信带宽面临挑战，并成为瓶颈。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统，基于60GHz毫米波的多簇多跳无线通信系统，簇内通信采用传统的低速无线传感网络，簇间通信采用60GHz毫米波多跳传输，60GHz频段频谱资源丰富，可用带宽达7GHz～9GHz，简单调制即可提供每秒4～6Gbps传输速率；另一方面，60GHz毫米波传输方向性强、处于氧吸收峰值附近，传输损耗严重，这两个特点使得通信中空间复用率极高，较高的速率和空间复用率，从根本上解决大规模无线传感器网络簇间瓶颈问题。

    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统，包括：多个簇状无线传感器网络，每个所述簇状无线传感器网络以节点为簇头，簇间通信通过簇头以毫米波多跳方式完成；所述节点包括数据采集节点、网关节点和毫米波路由节点；所述数据采集节点采集数据并以无线方式单跳或者多跳传送给所述网关节点；网关将簇内数据收集后通过其它网关或者通过所述毫米波路由节点向数据中心汇聚数据。

    优选的是，所述数据采集节点以MC13213芯片为核心，包括外围电路、天线电路、模拟量输入接口和数字量输入接口；所述数据采集节点采用纽扣电池供电。

优选的是，所述网关节点包括毫米波前端、中频信号处理电路、基带处理及控制器电路和ZigBee通信电路；所述中频信号处理电路接收中频信号；所述中频信号处理电路包括混合信号前端芯片、上变频芯片和下变频芯片；所述基带处理及控制器电路处理基带信号，并与ZigBee通信电路接口连接。

优选的是，所述毫米波路由节点包括60GHz毫米波射频前端、中频处理电路和微控制器。

本发明的有益效果是：本发明基于60GHz毫米波的多簇多跳无线通信系统，簇内通信采用传统的低速无线传感网络，簇间通信采用60GHz毫米波多跳传输，从根本上解决大规模无线传感器网络簇间瓶颈问题。

附图说明

    图1是本发明一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统的结构示意图；

图2是所示一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统的数据采集节点的结构示意图；

图3是所示一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统的网关节点的结构示意图；

图4是所示一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统的毫米波路由节点的结构示意图；

    附图中各部件的标记如下：1、数据采集节点；2、网关节点；3、毫米波路由节点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图4，本发明实施例包括：

    一种基于毫米波的多簇多跳无线通信系统，如图1所示，包括：多个簇状无线传感器网络，每个所述簇状无线传感器网络以节点为簇头，簇间通信通过簇头以毫米波多跳方式完成；所述节点包括数据采集节点1、网关节点2和毫米波路由节点3；所述数据采集节点1采集数据并以无线方式单跳或者多跳传送给所述网关节点2；网关将簇内数据收集后通过其它网关或者通过所述毫米波路由节点3向数据中心汇聚数据。

    所述数据采集节点1为一种通用的无线传感器网络节点，如图2所示，所述数据采集节点以MC13213芯片为核心，MC13213是Freescale公司第二代SoC，集成了2.4G射频收发器、8位MCU、60Kflash等，是针对ZigBee应用的单芯片解决方案；包括外围电路、天线电路、模拟量输入接口和数字量输入接口；所述数据采集节点采用纽扣电池供电。