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无线传感器网络技术将现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术有机地融为一体,在国防、环境监测、家庭自动化、运输和其他许多领域具有广阔的应用前景和商用价值。与传统无线传感网不同,中高速传感网的特点是针对多媒体数据传输,具有高速率与实时性的要求。通用滤波多载波技术(Universal Filtered Multi-Carrier,UFMC)使用较短滤波器长度,支持短突发通信,从而可以应对支持大量机器通信和低成本物联网传输的新兴场景。本文选用基于802.11标准作为中高速无线传感器网络的实现技术,探究将UFMC波形应用到中高速传感器网络的物理层中对网络相关性能的改善。本文首先关注对中高速无线传感网中的物理层关键技术信道估计,对最小二乘(Least Square,LS)算法、最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)算法和基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)算法三种信道估计算法的优缺点进行了分析说明。结合网络场景对精确度和复杂度的综合要求,本文对于现有的UFMC信道估计算法进行了处理和改进。通过仿真对比证明了该设计以合理的信道估计算法复杂度有效地提升了系统性能。对于导频结构和信道内插算法的部分,本文进行了理论分析和仿真,介绍了梳状、块状和梅花状的导频结构,其次对线性插值算法、二项式插值算法和Spline插值算法三种信道估计算法的优缺点进行了分析说明。然后介绍了基于802.11a导频结构及信道估计机制。对于现有IEEE 802.11a系统中的导频结构设计不能适用于更广泛的无线传感网信道场景,本文通过简化原设计,提出了一种改进的导频设计及信道估计机制。仿真验证证明,通过调整信道估计流程和合理设置门限值,其能够进一步适应不同信道环境下如多普勒效应下的快衰落信道的信道估计。对于中高速无线传感器网络的多个协议层次,本文介绍了包括物理层、数据链路层和网络层在内的中高速无线传感器网络协议栈,研究了基于误码模型的多信道多接口在多层次Ad-hoc网络中的运用。本文改进了基于误码模型的多接口多信道算法,通过优化模块结构和模拟信道特性,实现在NS2仿真平台上进行多层次的中高速无线传感器网络仿真,并比较OFDM与UFMC在不同网络设置下的吞吐率。