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

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集數(shù)據(jù)采集、信息處理和無(wú)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(guò)空間復(fù)用,提高信道容量;分集增益,對(duì)抗無(wú)線信道衰落。以上兩個(gè)方面可提高鏈路可靠性,降低收發(fā)端通信能耗。
　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)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(diǎn),并能有效降低節(jié)點(diǎn)能耗,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。在基于協(xié)作MIMO技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,分

2、簇算法是實(shí)現(xiàn)協(xié)作MIMO技術(shù)的關(guān)鍵。無(wú)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(duì)基于協(xié)作MIMO技術(shù)的分簇算法研究仍相對(duì)薄弱。
　　針對(duì)這些問(wèn)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(diǎn)個(gè)數(shù)、發(fā)送功率、傳輸模式及距離對(duì)總能耗的影響,通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化協(xié)作節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和發(fā)送功率及協(xié)作節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)和傳輸模式來(lái)減少總能耗。通過(guò)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(jì)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(bào)文,觸發(fā)建簇和重新建簇,保證節(jié)點(diǎn)間能量均衡,延長(zhǎng)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(guò)程中的作用。同步算法:簇間通信過(guò)程中,簇頭間交換CREQS報(bào)文作為同步信號(hào),實(shí)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,