協(xié)作MIMO無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能傳輸策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)( WSN Wireless Sensor Networks:)是一種用于信息采集與數(shù)據(jù)處理的新興網(wǎng)絡(luò),因其巨大的應(yīng)用前景引起了國內(nèi)外諸多研究者的興趣。它由眾多具有感知、數(shù)據(jù)處理和通信等功能的傳感器節(jié)點構(gòu)成,這些節(jié)點體積微小且一般不能更換電池或者及時再充電。因此,構(gòu)造WSN的一個關(guān)鍵問題就是如何設(shè)計一種能最大限度降低能耗的傳輸方式。
　　協(xié)作多輸入多輸出( MIMO Multiple-Input Multiple-O

2、utput:)技術(shù)選擇多個具有單天線功能的傳感器節(jié)點來充當(dāng)發(fā)送/接收天線,從而來模擬一個天線陣列進(jìn)行協(xié)作信息處理,是WSN中一種嶄新的高效節(jié)能技術(shù)。
　　在前人的相關(guān)研究基礎(chǔ)上,針對協(xié)作MIMO運用于WSN時的協(xié)作節(jié)點選擇、傳輸策略建立以及多目標(biāo)優(yōu)化等方面作了如下研究:
　　(1)協(xié)作節(jié)點的選擇:面對中小型密集網(wǎng)絡(luò)中,信道之間并不一定相互正交的情況,提出了一種生存時間最大化協(xié)作節(jié)點選擇算法。該算法在考慮了多個因素(如節(jié)點剩余

3、能量、SNR值等)后,并結(jié)合信道正交度,在域內(nèi)所有節(jié)點(包括域首節(jié)點)中進(jìn)行遴選。仿真結(jié)果表明,此算法不僅提高了節(jié)點存活率,而且有效地延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間。
　　(2)多跳協(xié)作傳輸策略研究:采取了實際應(yīng)用更為廣泛的多跳協(xié)作傳輸模型;基于地理信息對WSN進(jìn)行分域,并且每輪域的個數(shù)與域中存活節(jié)點數(shù)成一定比率;采用了(1)中提出的算法選擇協(xié)作節(jié)點;在域首節(jié)點上建立路由表,選擇最小能耗路徑作為多跳路由。仿真結(jié)果表明,相比基于leach的多跳

4、傳輸策略,該傳輸策略極大地延長了網(wǎng)絡(luò)生存時間,并且有效減少了“監(jiān)測空洞”。
　　(3)多目標(biāo)優(yōu)化研究:針對協(xié)作多跳MIMO傳輸模型,在分析了 WSN的生存時間、數(shù)據(jù)速率與平均功率相沖突的三個目標(biāo)參數(shù)后,采用了改進(jìn)后的多目標(biāo)進(jìn)化算法對這些目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。仿真結(jié)果表明,相比于聚集函數(shù)法,該算法所取得的網(wǎng)絡(luò)生存時間更長。同時,仿真得出了一系列對WSN工程應(yīng)用具有指導(dǎo)意義的參數(shù)值。更重要的是,這些參數(shù)值能夠在網(wǎng)絡(luò)平均功耗處于較小水平的情況