協(xié)作MISO在無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)能技術研究

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡是由大量的空間分布式傳感器節(jié)點組成，通過無線多跳的方式，把所監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的感興趣信息進行及時的感知、采集和處理，最終傳送到遠方目的終端的網(wǎng)絡系統(tǒng)。其應用涉及到諸多領域，但自身卻是能量受限型的網(wǎng)絡，因此如何能夠在實現(xiàn)網(wǎng)絡應用要求的前提下，更大程度的節(jié)省能量開銷成為研究無線傳感器網(wǎng)絡的核心問題。 本文首先對無線通信領域中能夠有效提高信道和系統(tǒng)容量的協(xié)作MISO傳輸技術進行了深入研究，通過運用有限速率反饋技術、波束形成技術以及自適應調(diào)制編碼技術等節(jié)能技術，提出了針對傳輸端不同信道狀態(tài)信息的協(xié)作MISO策略，其中分析了反饋三種不同信道狀態(tài)信息的情形。該協(xié)作MISO策略的接收節(jié)點依據(jù)獲得的信道狀態(tài)信息，優(yōu)化得到最佳的波束形成權值和自適應調(diào)制編碼方式，通過反饋的方式使得傳輸節(jié)點能夠以最優(yōu)的傳輸功率傳輸數(shù)據(jù)信息。通過MATLAB仿真驗證，表明基于有限反饋Q-CSI的協(xié)作MISO策略可以獲得與其它兩種策略幾乎一樣的節(jié)能性能，但其適用范圍更為廣泛。 在上述分析的基礎上，從充分利用鄰居節(jié)點信息和動態(tài)調(diào)整傳輸功率的角度出發(fā)，將基于有限反饋Q-CSI的協(xié)作MISO策略與分簇網(wǎng)絡相結合，建立了一種新的協(xié)作MISO節(jié)能傳輸算法。該算法利用鄰居節(jié)點信息來選擇協(xié)作節(jié)點，采用有限反饋信道狀態(tài)信息來調(diào)整傳輸節(jié)點的傳輸功率。在MATLAB平臺上進行仿真驗證，仿真結果表明：與LEACH算法、MISO-LEACH算法相比，協(xié)作MISO節(jié)能傳輸算法更加節(jié)省整個網(wǎng)絡的能量開銷，同時獲得良好的通信性能。 【關鍵詞】：協(xié)作MISO 無線傳感器網(wǎng)絡 節(jié)能技術 傳輸端的信道狀態(tài)信息 有限速率反饋
【學位授予單位】：河南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 緒論7-10
• 1.1 課題背景及意義7-8
• 1.2 論文的主要工作8
• 1.3 論文的結構安排8-10
• 第2章 無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)能技術10-28
• 2.1 WSN 概述10-15
• 2.1.1 WSN 的體系結構10-11
• 2.1.2 WSN 的自身特征11-12
• 2.1.3 WSN 的應用領域12-13
• 2.1.4 WSN 的關鍵技術13-14
• 2.1.5 WSN 的能耗考慮14-15
• 2.2 WSN 中的節(jié)能技術15-26
• 2.2.1 協(xié)作 MISO 傳輸技術概述17-20
• 2.2.2 協(xié)作 MISO 傳輸技術的研究現(xiàn)狀20-24
• 2.2.3 其它節(jié)能傳輸技術24-26
• 2.3 本章小結26-28
• 第3章 協(xié)作網(wǎng)絡中基于有限反饋的協(xié)作 MISO 策略28-49
• 3.1 系統(tǒng)模型28-30
• 3.2 基于有限反饋 F-CSI 的協(xié)作 MISO 策略30-34
• 3.2.1 最優(yōu)波束形成權值的確定31-32
• 3.2.2 最優(yōu)傳輸速率和功率的確定32-34
• 3.2.3 在線反饋和傳輸參數(shù)的調(diào)整34
• 3.3 基于有限反饋 I-CSI 的協(xié)作 MISO 策略34-37
• 3.3.1 最優(yōu)波束形成權值的確定34-35
• 3.3.2 最優(yōu)傳輸速率和功率的確定35-36
• 3.3.3 在線反饋和傳輸參數(shù)的調(diào)整36-37
• 3.4 基于有限反饋 Q-CSI 的協(xié)作 MISO 策略37-43
• 3.4.1 最優(yōu)波束形成權值的確定37-39
• 3.4.2 自適應調(diào)制編碼方式的確定39-42
• 3.4.3 在線反饋和傳輸參數(shù)的調(diào)整42-43
• 3.5 基于有限反饋不同 CSI 協(xié)作 MISO 策略的仿真驗證43-48
• 3.5.1 各參數(shù)分配情況44
• 3.5.2 影響傳輸功率的參數(shù)44-46
• 3.5.3 傳輸功率對比46-48
• 3.6 三種策略分析48
• 3.7 本章小結48-49
• 第4章 分簇網(wǎng)絡中基于 Q-CSI 的協(xié)作 MISO 節(jié)能傳輸算法49-67
• 4.1 系統(tǒng)模型49-52
• 4.2 協(xié)作節(jié)點的選擇52-53
• 4.3 基于 Q-CSI 的協(xié)作 MISO 節(jié)能傳輸算法的數(shù)據(jù)傳輸53-54
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集53
• 4.3.2 信道狀態(tài)信息的獲取53
• 4.3.3 最優(yōu)波束形成權值和自適應調(diào)制編碼方式的確定53
• 4.3.4 數(shù)據(jù)傳輸53-54
• 4.4 基于 Q-CSI 的協(xié)作 MISO 節(jié)能傳輸算法的能耗分析54-61
• 4.4.1 電路能耗模型54-56
• 4.4.2 簇內(nèi)通信能耗模型56-59
• 4.4.3 簇間通信能耗模型59-61
• 4.4.4 中繼跳步數(shù)模型61
• 4.5 協(xié)作 MISO 傳輸算法的仿真驗證61-66
• 4.5.1 節(jié)能性能分析61-65
• 4.5.2 傳輸性能分析65-66
• 4.6 本章小結66-67
• 第5章 結論67-69
• 5.1 本文主要工作67
• 5.2 進一步的研究內(nèi)容67-69
• 參考文獻69-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學位期間的研究成果74

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