無(wú)線Ad Hoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線AdHoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)作為新一代無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，其許多優(yōu)良特性為它在民用和軍事通信領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。無(wú)線AdHoc和傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜無(wú)線信道、分布式特征使其面臨著許多理論和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，有些問(wèn)題只是處于初始階段，亟待研究。本文研究了無(wú)線AdHoc&傳感器網(wǎng)絡(luò)若干理論與關(guān)鍵技術(shù)。研究?jī)?nèi)容包括基于信息事件沖突圖理論的AdHoc網(wǎng)絡(luò)傳輸容量和網(wǎng)絡(luò)性能；層狀分簇型無(wú)線AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由算法、定位、吞吐量、簇間傳輸容量的上下界問(wèn)題：基于協(xié)作

2、分集技術(shù)的無(wú)線AdHoc網(wǎng)絡(luò)吞吐量、基于節(jié)能的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能：基于非相干檢測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò)吞吐量以及網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)；基于概率圖理論的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋性與選路策略，以及具有強(qiáng)連通魯棒性的傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造算法。 無(wú)線AdHoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的并發(fā)信息傳送所造成的節(jié)點(diǎn)間相互干擾是影響網(wǎng)絡(luò)傳輸性能的主要因素之一。本文首先從無(wú)線AdHoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)問(wèn)的信息流量角度研究了無(wú)線AdHoc網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和網(wǎng)絡(luò)性能，以節(jié)點(diǎn)間信息事件

3、沖突圖為理論工具研究了節(jié)點(diǎn)間干擾對(duì)傳輸容量和網(wǎng)絡(luò)性能的影響，從理論上證明了節(jié)點(diǎn)間信息流成功傳輸?shù)囊粋€(gè)充分條件，并給出了節(jié)點(diǎn)間信息流量的一個(gè)擬合方程。 提出了層狀分簇型AdHoc網(wǎng)絡(luò)的路由算法、定位算法并研究了其吞吐量性能。從信息理論角度嚴(yán)格論證了無(wú)線移動(dòng)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的簇間傳輸容量的上下界，給出了該界的具體表達(dá)式。對(duì)于疊交型AdHoc網(wǎng)絡(luò)，推導(dǎo)出了其吞吐量上界，該上界隨著用戶節(jié)點(diǎn)的不斷增多而趨于零。 對(duì)基于協(xié)作分集技術(shù)的

4、AdHoc網(wǎng)絡(luò)吞吐量問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，建立了協(xié)作分集模型，推導(dǎo)出了在該模型下AdHoc網(wǎng)絡(luò)的吞吐量具體表達(dá)式，這不僅從理論上證明了協(xié)作分集技術(shù)可以提高AdHoc網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能，還為進(jìn)一步討論協(xié)作選擇策略等技術(shù)方案在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用效果提供理論上的判斷依據(jù)。 針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功率控制重要性，提出了一個(gè)節(jié)能的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制，并在該機(jī)制下，從理論上推導(dǎo)出了能量約束下的網(wǎng)絡(luò)最大可達(dá)吞吐量。并指出吞吐量性能和網(wǎng)絡(luò)中繼

5、節(jié)點(diǎn)跳數(shù)之間的權(quán)衡問(wèn)題，推導(dǎo)出能耗最小的中繼節(jié)點(diǎn)跳數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。設(shè)計(jì)了一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)，并將非相干信號(hào)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于UWB無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)仿真表明可以提高其吞吐量性能。 針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的傳感半徑、節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸半徑與連通覆蓋性之間的內(nèi)在聯(lián)系問(wèn)題，基于幾何概率理論，推導(dǎo)出了一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感半徑的數(shù)學(xué)刻畫(huà)。另外，還分析了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的連通覆蓋問(wèn)題，推導(dǎo)出了一個(gè)節(jié)點(diǎn)蘇醒概率不等式，其可作為網(wǎng)絡(luò)連通性不受到破壞的判斷尺