無線傳感器網絡協(xié)作式MIMO技術研究.pdf

1、無線傳感器網絡是由大量傳感器節(jié)點通過自組織方式構成的網絡，它可以實現數據的采集、處理和傳輸，是信息技術中的一個新的領域，在國家安全、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、反恐抗災等領域均有著非常廣闊的應用前景。其發(fā)展和應用，將會給人類的生活和生產帶來深遠的影響。 無線傳感器網絡部署的環(huán)境一般都比較復雜，不易對傳感器節(jié)點的電池進行更換，因此傳感器節(jié)點的能量耗盡會直接影響到整個網絡的功能。所以針對這種能量受限型網絡，節(jié)省能耗以延長網絡生命期是需要考慮

2、的重要方面。把無線通信領域的重要技術多入多出(MIMO)技術應用到無線傳感器網絡中，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，由于無線傳感器網絡應用領域非常廣泛，某些應用要求在最短的時間內收到數據，所以，在設計協(xié)議時需要考慮端到端的實時性。 為了節(jié)省整個無線傳感器網絡的能量消耗，本文利用多個鄰居節(jié)點充當協(xié)作節(jié)點來構成協(xié)作式MIMO技術，并將其與PEGASIS協(xié)議結合，利用兩者的

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

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