無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作MIMO能耗管理及分簇算法.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集數(shù)據(jù)采集、信息處理和無線通信等于一體的新型分布式自組織網(wǎng)絡(luò),在軍事、環(huán)保、醫(yī)療和空間探索等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。MIMO技術(shù)可通過空間復(fù)用,提高信道容量;分集增益,對抗無線信道衰落。以上兩個方面可提高鏈路可靠性,降低收發(fā)端通信能耗。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個節(jié)點通過協(xié)作通信,構(gòu)成MIMO系統(tǒng)。MIMO系統(tǒng)具有能耗小、傳輸快等優(yōu)點,并能有效降低節(jié)點能耗,延長網(wǎng)絡(luò)生存時間。在基于協(xié)作MIMO技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,分

2、簇算法是實現(xiàn)協(xié)作MIMO技術(shù)的關(guān)鍵。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,傳統(tǒng)的分簇算法并不能滿足協(xié)作 MIMO的應(yīng)用需求,并且目前對基于協(xié)作MIMO技術(shù)的分簇算法研究仍相對薄弱。
　　針對這些問題本文主要做了以下工作:
　　(1)改進(jìn)基于分簇的 CMIMO能耗模型。本文主要從簇間和簇內(nèi)通信階段考慮傳輸能耗,分析協(xié)作節(jié)點個數(shù)、發(fā)送功率、傳輸模式及距離對總能耗的影響,通過聯(lián)合優(yōu)化協(xié)作節(jié)點個數(shù)和發(fā)送功率及協(xié)作節(jié)點個數(shù)和傳輸模式來減少總能耗。通過仿真

3、證明,改進(jìn)的能耗模型能有效減少總能耗。
　　(2)設(shè)計CMIMO協(xié)議。CMIMO協(xié)議融合了多種協(xié)議或算法。鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議:CSMA/CA機(jī)制監(jiān)聽 hello報文,觸發(fā)建簇和重新建簇,保證節(jié)點間能量均衡,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。MIMO分簇算法:根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)選取MCH、CN及non-CH,考慮了 MIMO在分簇過程中的作用。同步算法:簇間通信過程中,簇頭間交換CREQS報文作為同步信號,實現(xiàn)發(fā)送端和接收端同步。路由算法:改進(jìn)最短路徑算法,