Συντάχθηκε 03-10-2014 14:18
από Esthir Gelasaki
Email συντάκτη: egelasaki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: υπάλληλος.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Κωνσταντίνου Τούντα
με θέμα
Υλοποίηση Ψηφιακού Δικτύου Αισθητήρων Οπισθοσκέδασης με Πολλαπλή Πρόσβαση Διαμοιρασμού Συχνότητας
Implementation of Frequency Division Multiple Access Digital Backscatter Sensor Netwok
Δευτέρα 6 Οκτωβρίου 2014, 6μμ
Αίθουσα 145.Π42, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρωτής Καθηγητής Άγγελος Μπλέτσας (επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Καρυστινός
Αναπληρωτής Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης
Περίληψη
Η ακριβής παρακολούθηση των μικρο-περιβαλλοντικών συνθηκών μία περιοχής, χρειάζεται πυκνά ασύρματα δίκτυα αισθητήρων. Για τέτοιου είδους εφαρμογές η επικοινωνία με οπισθοσκέδαση είναι ιδιαίτερα υποσχόμενη. Η τεχνολογία αυτή βασίζεται στην αρχή της ανάκλασης, Η οποία επιτρέπει την κατασκευή κόμβων χαμηλού κόστους και χαμηλής κατανάλωσης. Όμως τα ραδιόφωνα με οπισθοσκέδαση, τα οποία χρησιμοποιούνται σε εμπορικά συστήματα έχουν ένα βασικό μειονέκτημα: μικρή εμβέλεια επικοινωνίας. Για να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα αυτό χρησιμοποιούμε την διστατική αρχιτεκτονική, η οποία διαχωρίζει τον εκπομπό του σήματος που φωτίζει τους αισθητήρες/κόμβους από τον δέκτη. Επιπρόσθετα, με την χρήση της διαμόρφωσης συχνότητας, πολύ αισθητήρες μπορούν ταυτόχρονα να επικοινωνήσουν με τον δέκτη, μέσω πολυπλεξίας στο πεδίο των συχνοτήτων. Οι παραπάνω τεχνικές μας επιτρέπουν την κατασκευή δικτύων αισθητήρων με οπισθοσκέδαση, τοποθετώντας πολλαπλούς εκπομπούς αυξάνοντας την πιθανότητα μικρών αποστάσεων μεταξύ εκπομπού και αισθητήρα/κόμβου. Στην διπλωματική αυτή υλοποιήθηκε πειραματικά ένα τέτοιο δίκτυο χρησιμοποιώντας χαμηλού κόστους μικρο-ελεγκτές αρχιτεκτονικής 8051, στους οποίους η πληροφορία των αισθητήρων μετατρέπεται σε ψηφιακά μηνύματα μέσω μετατροπέων αναλογικών σημάτων σε ψηφιακά. Επίσης εξετάστηκαν και υλοποιήθηκαν πειραματικά κώδικες καναλιού μικρού μήκους, βασισμένοι σε Reed-Muller κώδικες, ετσι ώστε να αυξηθεί η εμβέλεια επικοινωνίας. Η δουλεία αυτή είναι ένα μικρό βήμα προς την δημιουργία μεγάλων και πυκνών δικτύων αισθητήρων με οπισθοσκέδαση.
Abstract
Environmental sensing applications require dense sensor deployments for precise monitoring of each plants' micro-climate; For such applications, scatter radio is a promising communication and networking technology. Since modulation is achieved by means of reflection, very low-cost and low-power RF front-ends and sensor nodes can be constructed. However, such technology has demonstrated limited range in commercial scatter radio applications, like radio frequency identification (RFID) systems. In order to alleviate that problem, the bistatic architecture has been proposed, where emitter of illuminating carrier towards the tag/sensor and reader of the modulated reflection (from tag/sensor) are dislocated. Also, frequency shift keying (FSK) modulation has been utilized for simultaneous transmission of many scatter radio sensors, through frequency division multiple access (FDMA). These schemes allow the creation of a scatter sensor network, using flexible topologies with multiple emitters and a single reader, increasing the probability for short emitter-to-tag/sensor distances. This work experimentally demonstrates the creation of such scatter radio network with low-cost 8051 micro-controller units (MCU), where sensed information is converted to digital messages using the internals analog-to-digital (ADC) converters. Furthermore, implementation of short-block length channel encoding based on Reed-Muller codes is tested experimentally. This work is a small step towards the realization of large-scale, scatter radio sensor networks.
