本文關(guān)鍵詞：基于協(xié)作通信機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼策略研究

  更多相關(guān)文章： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 協(xié)作通信 分簇 路由算法 信噪比

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)是通過在待檢測(cè)的區(qū)域內(nèi)部署具有計(jì)算和通信功能的傳感器節(jié)點(diǎn),從而形成無固定基礎(chǔ)設(shè)施的自組織網(wǎng)絡(luò)。它存在部署規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)能量受限、可用帶寬低、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)信息傳輸不可靠等缺點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)受無線信道的多徑衰落、路徑損耗、陰影效應(yīng)等不利因素的影響,其信道通信狀況呈現(xiàn)出不穩(wěn)定特性,主要表現(xiàn)在通信易受干擾、網(wǎng)絡(luò)延遲、負(fù)載不均衡、中斷概率較高等方面,這些都會(huì)導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)間信道的不可靠。如何克服無線信道的多徑衰落成為改善傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸效率和提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的關(guān)鍵問題。協(xié)作通信技術(shù)在對(duì)抗信道多徑衰落方面有顯著的優(yōu)勢(shì),可以很好地解決該問題。協(xié)作通信的核心是利用協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)的自身資源,從而提高源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。近年來,運(yùn)用協(xié)作通信思想,對(duì)抗多徑衰落、提高信噪比、增加頻譜利用率、增加網(wǎng)絡(luò)容量的成果層出。本文以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信噪比、提高網(wǎng)絡(luò)性能為目標(biāo),對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中機(jī)會(huì)協(xié)作傳輸機(jī)制進(jìn)行研究,并從理論上分析機(jī)會(huì)協(xié)作的可行性。通過結(jié)合已有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)控制技術(shù)分析網(wǎng)絡(luò)中簇首節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)信噪比的特點(diǎn),對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸信噪比進(jìn)行優(yōu)化,并在此基礎(chǔ)上使用協(xié)作通信的理論分析節(jié)點(diǎn)的最佳狀態(tài),在保證節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的前提下實(shí)現(xiàn)通信可靠性的提高,并提升網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的頻譜利用率。主要研究成果如下:一、提出了一種可應(yīng)用于層次型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基于協(xié)作通信的分簇路由算法。該算法綜合協(xié)作通信和分簇各自不同的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn),充分考慮了傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)協(xié)作通信的影響,在分簇基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)作路徑選擇,仿真結(jié)果表明,基于協(xié)作通信的分簇路由算法能夠顯著提升無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信噪比和頻譜利用率。二、提出了一種基于Nakagami信道狀態(tài)的信息中繼協(xié)作傳輸機(jī)制(Relay Cooperative Transmission Scheme,RCTS)。該機(jī)制從候選節(jié)點(diǎn)中選取最佳中繼節(jié)點(diǎn),通過已知的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑退矔r(shí)信道狀況,依據(jù)信噪比選取滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的最佳中繼節(jié)點(diǎn)。仿真結(jié)果表明,在采用Nakagami信道的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,在鏈路可變的情況下使用本文設(shè)計(jì)的協(xié)作傳輸機(jī)制能夠有效地優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)信噪比,提高頻譜利用率,增強(qiáng)數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃浴?br/> 【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 協(xié)作通信 分簇 路由算法 信噪比
【學(xué)位授予單位】：河北工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-15
• 1.1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景11-13
• 1.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和特點(diǎn)13-15
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用15-18
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用17-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及安排18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第2章 WSNs協(xié)作通信技術(shù)研究19-28
• 2.1 WSNs的分層結(jié)構(gòu)19-20
• 2.2 無線協(xié)作通信技術(shù)20-26
• 2.2.1 協(xié)作通信技術(shù)原理21-23
• 2.2.2 協(xié)作通信傳輸策略23-25
• 2.2.3 協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類25-26
• 2.3 協(xié)作通信信道模型26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于協(xié)作通信的分簇路由算法研究28-38
• 3.1 基于協(xié)作通信的無線傳感器分簇網(wǎng)絡(luò)28-29
• 3.2 系統(tǒng)模型29-32
• 3.2.1 AF協(xié)作模型30-31
• 3.2.2 DF協(xié)作模型31
• 3.2.3 直接傳輸模型31-32
• 3.3 多跳協(xié)作分簇路由算法32-35
• 3.3.1 分簇32-33
• 3.3.2 簇間路由33-34
• 3.3.3 簇內(nèi)路由34-35
• 3.4 仿真試驗(yàn)及性能分析35-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 WSNs中基于信道狀態(tài)信息的中繼協(xié)作傳輸機(jī)制38-55
• 4.1 Nakagami信道中繼協(xié)作傳輸38-39
• 4.2 協(xié)作傳輸機(jī)制39-40
• 4.3 系統(tǒng)模型40-43
• 4.4 已知信道狀態(tài)信息的最佳模型43-45
• 4.5 仿真試驗(yàn)及性能分析45-54
• 4.5.1 仿真 1：節(jié)點(diǎn)無電路處理功率時(shí)性能分析46-48
• 4.5.2 仿真 2：節(jié)點(diǎn)電路處理功率Pct:=(1/3)PT時(shí)性能分析48-50
• 4.5.3 仿真 3：節(jié)點(diǎn)電路處理功率為Pct< (1/3)PT時(shí)性能分析50-52
• 4.5.4 仿真 4：鏈路狀態(tài)不一致時(shí)性能分析52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 作者簡(jiǎn)介63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況63-64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉強(qiáng);黃小紅;冷延鵬;李龍江;毛玉明;;一種面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部署策略(英文)[J];中國(guó)通信;2011年08期

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本文編號(hào)：554888