基于虛擬MIMO和DSC的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信策略研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）中節(jié)點(diǎn)能量受限，因應(yīng)用環(huán)境的限制難以補(bǔ)充能量，因此如何減少傳感器節(jié)點(diǎn)工作時(shí)的能耗，改善節(jié)能效果、提高能量效率成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究重點(diǎn)。在現(xiàn)有的硬件技術(shù)條件下，減少傳感器節(jié)點(diǎn)工作時(shí)的能耗主要從兩方面入手：改變通信方式和減少通信數(shù)據(jù)。虛擬多入多出技術(shù)（MIMO）通信利用多個(gè)單天線節(jié)點(diǎn)的相互協(xié)作完成信息的發(fā)送和接收，實(shí)現(xiàn)低能耗的可靠通信，成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效節(jié)能技術(shù)。分布式信源編碼（DSC）對相鄰節(jié)點(diǎn)采集到

2、的高相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，減少傳輸數(shù)據(jù)的長度，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量效率。
　　本研究首先對現(xiàn)有虛擬MIMO通信策略的原理和特點(diǎn)進(jìn)行了研究，建立了虛擬MIMO通信的能耗模型；在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于協(xié)作組的虛擬MIMO通信策略，稱為GCMIMO。協(xié)作組由相鄰信源節(jié)點(diǎn)組成，可以采用虛擬MIMO通信直接發(fā)送數(shù)據(jù)。利用協(xié)作組對簇內(nèi)通信過程進(jìn)行優(yōu)化，取消了簇頭對信源節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集過程，減少了信源數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。其次，分析了DSC對虛擬

3、MIMO通信的影響，總結(jié)了虛擬 MIMO與DSC結(jié)合存在的問題；在此基礎(chǔ)上，將基于低密度奇偶校驗(yàn)碼（ Low-Density Parity-Check Codes, LDPC）的對稱DSC和GCMIMO結(jié)合提出了DSC-MIMO。利用 DSC對協(xié)作組內(nèi)信源節(jié)點(diǎn)的高相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，減少了簇內(nèi)通信和簇間通信的數(shù)據(jù)的長度。最后，利用Matlab建立了仿真平臺(tái)，對GCMIMO和DSC-MIMO的能耗進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明 GCMIMO和