無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作式MIMO技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸，是信息技術(shù)中的一個新的領(lǐng)域，在國家安全、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、反恐抗災(zāi)等領(lǐng)域均有著非常廣闊的應(yīng)用前景。其發(fā)展和應(yīng)用，將會給人類的生活和生產(chǎn)帶來深遠(yuǎn)的影響。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署的環(huán)境一般都比較復(fù)雜，不易對傳感器節(jié)點(diǎn)的電池進(jìn)行更換，因此傳感器節(jié)點(diǎn)的能量耗盡會直接影響到整個網(wǎng)絡(luò)的功能。所以針對這種能量受限型網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省能耗以延長網(wǎng)絡(luò)生命期是需要考慮

2、的重要方面。把無線通信領(lǐng)域的重要技術(shù)多入多出(MIMO)技術(shù)應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，形成協(xié)作式MIMO通信系統(tǒng)，比傳統(tǒng)的單入單出(SISO)通信系統(tǒng)節(jié)省更多的傳輸能量。另一方面，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，某些應(yīng)用要求在最短的時(shí)間內(nèi)收到數(shù)據(jù)，所以，在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)需要考慮端到端的實(shí)時(shí)性。 為了節(jié)省整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，本文利用多個鄰居節(jié)點(diǎn)充當(dāng)協(xié)作節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成協(xié)作式MIMO技術(shù)，并將其與PEGASIS協(xié)議結(jié)合，利用兩者的

3、優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個基于鏈的協(xié)作式MIMO傳輸策略(PEGASIS-MIMO)，在鏈與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸過程中采用協(xié)作式MIMO技術(shù)。與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)中的能量消耗主要集中在實(shí)際無線發(fā)射上有所不同，在能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，電路模塊能耗是不可忽略。在分析協(xié)作式MIMO技術(shù)的能耗時(shí)，需要考慮STBC編碼信道訓(xùn)練開銷。因此，在考慮到電路能耗和信道訓(xùn)練開銷的情況下，作者對整個通信過程的能量消耗進(jìn)行了研究分析，并對其進(jìn)行了能耗和時(shí)延建模。針對PE

4、GASIS-MIMO傳輸策略時(shí)延太大的特點(diǎn)，作者對其進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一個基于多鏈的協(xié)作式MIMO傳輸策略(MPEGASIS-MIMO)，并對其能耗和時(shí)延進(jìn)行了研究分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出的傳輸策略在很大程度上提高了網(wǎng)絡(luò)能量的有效性，其中MPEGASIS-MIMO傳輸策略的網(wǎng)絡(luò)能量的有效性比PEGASIS-MIMO傳輸策略稍微差一點(diǎn)，但其時(shí)延比PEGASIS協(xié)議和PEGASIS-MIMO傳輸策略低很多，更適合應(yīng)用在實(shí)時(shí)性要求比較高的領(lǐng)