一种面向电池供电中继节点的中继选择方法

在协作通信网络中,信道条件较好的电池供电中继节点可能被频繁选择用于数据转发,导致电量快速消耗,甚至缩短网络生命周期。针对该问题,提出一种兼顾电池能耗、电池余量和信道状态信息的中继选择方法。根据节点电池能耗与电池余量的比值对链路的信噪比加权,选择加权后中继链路信噪比最大中继链路的源节点或中继节点发送数据。推导系统的平均转发信道容量和中断概率表达式,在此基础上的仿真结果表明,该方法在保证转发信道容量和中断性能的同时,能有效降低中继节点的电池能耗,延长协作通信网络的生命周期。     

协作通信中基于AHP的灵活节能中继选择算法

目前无线协作通信系统中存在系统能量消耗大、网络生命周期短等问题,良好的中继选择方案是减小能耗的有效途径。因此,提出基于AHP的灵活节能中继选择算法。在信息传输阶段,由控制单元根据协作概率判断节点是否激活自身侦听广播信息包,为减小能耗对协作概率进行优化,并根据系统中断概率获得预计信息量的表达式。采用层次分析法综合考虑节点剩余能量比、链路信噪比、中断概率,从激活状态下的节点中灵活选择优化中继节点进行协作传输。仿真结果表明,该方案在预计即时信息量、中断概率、能耗均衡方面具有一定优势,能够有效减少协作通信网络中的能量消耗,提升网络整体性能。     

基于部分信道信息的中继选择算法

提出了一种在放大转发协作网络中,基于部分信道信息的中继选择算法。与前人研究基于两跳瞬时信道信息的中继选择算法不同,所提的中继选择算法基于第1跳的瞬时信道信息和第2跳的统计信道信息,选择第1跳的瞬时信噪比和第2跳的统计平均信噪比乘积最大的中继节点。推导了该中继选择算法的中断概率,给出了中断概率的闭式表达。结合推导过程,进一步给出一种在已知第1跳信道信息条件下最小化系统后验中断概率的增强型选择算法。仿真结果验证了理论推导的正确性,同时表明所提算法的性能优于其他算法。     

基于部分信道信息的中继选择与功率分配算法

针对传统中继选择算法反馈开销大、信道条件利用不充分以及等功率分配算法资源利用率低等问题,在放大转发协作通信网络中,以最小化系统中断概率为目标,提出基于部分信道状态信息的中继选择与功率分配算法。指出源-中继-目的节点传输链路所能获得的信噪比受制于源-中继及中继-目的链路中接收信噪比较小者,各中继依据自身到源及目的节点链路的统计信道状态信息,采用不同的反馈策略向源节点进行信息反馈,由源节点完成中继选择,通过凸优化方法对所选择的源和中继节点进行功率分配。仿真结果表明,与基于第一跳信道信息的算法相比,该算法在仅增加少量反馈的条件下可明显降低系统的中断概率,且与同等反馈负荷下的其他算法相比,仍能获得较好的中断性能。     

改进的多用户协作通信系统中继选择策略

基于多用户非再生协作网络,提出改进的多用户协作通信系统中继选择策略。假设在源节点和中继节点功率相等的条件下,利用源到中继、中继到目的节点的信道统计信息定义等效信道增益,并将其与信噪比结合,选择不同的中继节点集合,使得系统中断概率最小。实验结果表明,在高信噪比情况下,当中断概率为10?3时,与中继放大转发算法相比,可获得0.2 dB的信噪比增益,与单中继转发算法相比,信噪比增益为3.5 dB,能提高系统资源利用率。     

SDF协议下的中继选择策略性能分析

在研究无线协作分集网络中的选择性解码转发协议的基础上,对两种中继选择方案的性能进行了研究,推导了瑞利衰落下的两种策略的中断概率精确闭式结果,给出了高信噪比时的中断概率近似表达式和分集复用折衷.通过理论分析和数值仿真结果得出:基于源与中继之间的链路选择策略的性能并不随着待选中继节点数目的变化而变化;而根据中继和目的点之间的链路性能来选择中继的策略性能随着中继节点数目的增多其性能明显提高,且中继节点越是靠近源和目的节点的中间位置,其性能越优.     

SR门限中继选择算法研究

中继选择是协作通信领域的关键问题,尤其对于电池供电能量有限的无线移动设备。与基于两跳瞬时信道信息的中继选择算法不同,介绍了一种基于源到中继信道信息的SR门限比较算法。该算法在中继节点设置合适的信噪比门限,将源和多个中继节点的信噪比与门限值比较,选择出最优中继进行传输。在该算法的基础上,理论分析了最优中继及目的节点处的输出信噪比,仿真结果表明该算法可以获得与基于两跳瞬时信道信息算法相近的性能。但由于中继只需考虑自身和源节点之间的瞬时信道状态,所以中继的功耗大大减小,算法的复杂性降低。     

基于H∞滤波能量预测中继选择协作传输技术*

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术。针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术。该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整。数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命。     

Research of cooperative transmission technology based on H ∞ filter energy prediction

研究了一种适用于分布式移动无线传感器网络数据传输基于能量预测的协作通信技术.针对无线传感器网络,协作数据传输技术难以有效解决无线网络动态拓扑结构、带宽和能量受限等问题,建立了一种基于H∞滤波器相邻节点剩余能量预测的分布式中继选择机制,并在此基础上建立数据协作传输技术.该技术充分利用无线信道的广播特性,首先根据H∞滤波器预测节点剩余能量,然后根据剩余能量值选择最大者作为协作节点,最后根据无线信道质量在放大重传和解码重传机制之间进行自适应调整.数学分析表明,H∞滤波器可以准确地预测节点的剩余能量,同时该协作传输技术能够显著提高无线传感器网络的资源利用率和系统吞吐率,有效延长网络寿命.     

蜂窝网络分布式中继选择算法

针对蜂窝网络中的功耗优化问题,研究了如何最小化两跳中继蜂窝网络的系统总功耗。首先根据信道传输功率的闭合表达式得到满足信道最小中断概率情况下的最优链路传输功率,然后通过使用基于Acknowledgement的分布式拍卖算法(DAA-ACK)和改进的分布式拍卖算法(IDAA)帮助用户节点选择合适的中继基站。仿真结果显示,这两种算法仅需要用户节点与邻居中继基站交换少量信息,并可通过有限次迭代快速选择出使系统总功率最小的中继节点。     

Relay selection for maximizing the number of successive transmission in cooperative networks

Relay selection has an important effect on improving the performance of cooperative communication system. However, the frequent operation of relay selection can bring enormous control message overhead, and then decrease the performance of cooperative communication. To reduce the relay selection frequency, in this paper, we propose a relay selection scheme to choose the best relay considering successive packets transmission. In this scheme, through the parameters of data transmission rate, the length of data packet and the estimated channel state information, the best relay is selected to maximize the number of successive packets transmission while guaranteeing the given outage probability. It is proven by numerical results that the proposed relay selection scheme can support the successive packets transmission in cooperative wireless networks and the maximum number of successive packets transmission is affected by the different network parameters, i.e. packet length, data transmission rate, signal to noise ratio and Doppler frequency. Compared to previous relay selection schemes by simulation results, it is shown that the proposed relay selection scheme can improve the throughput performance efficiently.     

无线协作网络中的能量有效性中继选择算法

研究了无线协作网络中的中继选择问题,允许中继具有缓存数据的能力,提出了一种带有buffer的能量有效性中继选择算法,以延长网络生命周期并提高系统吞吐量。该算法综合考虑链路信息,中继的队列状态以及节点的剩余能量信息,通过加权效用公式选择最优接收数据中继与最优发送数据中继。考虑源节点与中继节点间的功率分配,以降低因源节点到中继节点以及中继节点到目的节点间的信道速率不一致所引起的系统丢包率。仿真实验结果表明,该算法有效地延长了网络的生命周期,随着中继个数的增加网络吞吐量有明显的提高,考虑功率分配后,有效降低了系统丢包率。     

WSN角度协作路由协议中的中继选择

通过仿真与Zigbee硬件实验研究了角度与距离对无线传感器网络角度协作路由协议中继节点选择的影响;通过仿真分析中继节点的角度与距离两个因素对随机转发角度协作路由协议的目的节点中断概率的影响;通过RSSI测距实验间接测量源节点与目的节点之间的距离,并采用高斯模型处理测量数据,得到在不同角度及距离的中继节点条件下源节点与目的节点距离的测量相对误差.对Zigbee硬件实验与仿真结果的分析表明,无线传感器网络角度协作路由最佳中继节点的选择取决于侦听节点与源节点的角度及距离.     

基于超级节点MAC中继的复域分布检测非正交网络编码

为解决正交通信过程存在的数据发送等待问题,提出一种基于超级节点多接入信道（MAC）中继的复域分布检测非正交网络编码策略。首先,对经典正交信道分布检测技术进行介绍,并针对其存在的问题,使用中继MAC无线传感器网络,把复数域网络编码技术应用在无线传感器网络中,有助于实现协同分集降低信道衰落不利影响。其次,针对中继MAC复数域网络编码正交信道分布检测技术,基于传感器的虚警率和检测概率,提出结合网络符号差错概率的最大似然（ML）最佳传感器标签选择算法,降低误差概率,同时通过超级节点近似,获得中继功率和总发射功率的公平分配。仿真结果显示,该算法在非正交网络编码检测中,检测率指标可达到91.3%,而错误率指标仅为25.1%。实验结果表明,该算法可以有效地提高非正交网络编码算法在实际应用中的检测性能。     

协作通信中一种中继节点选择方案的设计

针对协作通信系统中源到中继及中继到目的两阶段的瞬时信道状态信息(CSI)影响系统整体误码率(BER)的问题,提出一种综合衡量两阶段信道系数的中继选择方案.首先,根据每个候选中继的CSI,比较源到中继及中继到目的的两阶段信道系数,选出两者中较差的信道状态;然后,按照较差的信道状态对候选中继排序,得到近似较优的中继节点集合;最后,从中选择两阶段信道系数之和最大者作为被选中继参与协作传输.仿真结果表明,当候选中继节点数为100及5,BER下降到10^-4及10^-5时,所提的中继选择方案与基于最优较差信道的中继选择方案、基于最近邻关系的中继选择方案相比,所需信噪比(SNR)分别降低了0.4 dB和0.2 dB.所提方案能够增加无线中继网络的信息传输范围,提高信息传输的可靠性.     

一种协作和中继混合的传感网寿命最大化路由算法

周期性监控、多对一数据传输是无线传感网的典型场景之一.其中存在固有的能耗不均问题,即与sink 节点距离不同的节点能耗差异大,严重缩短了网络寿命.提出了一种基于协作和中继混合传输模式的路由方法,利用协作和中继在远、近距离传输时能耗的互补性,通过调整节点采用中继模式传输的负载比例(称为中继率),均衡节点间的能耗,延长网络寿命.定量地描述了节点能耗和中继率的关系,将网络寿命最大化建模为关于中继率矢量的高阶非线性优化问题.为了求解该问题,深入分析了寿命最大化时节点间能耗的关系,得到的结论是：若以中继模式传输单比特的能耗小于sink 一跳邻节点的协作模式能耗,则寿命最大化时所有节点能耗相等;否则,寿命最大化时节点中仅满足协作模式能耗大于中继模式的部分节点能耗相等.由此将多元非线性的网络寿命最大化问题转化为关于单变量的优化问题,求得了最优中继率.利用理论分析结果设计了分布式路由算法DORRCR.仿真结果表明,该算法能够有效延长网络寿命,显著提高全网的能耗均衡性.     

WSN中基于中继选择的DH-MSMR-CARQ时延与吞吐量分析

为提高无线传感器网络（WSN）的时延和吞吐量性能,提出了一种两跳多源多中继协同自动重传请求（DH-MSMR-CARQ）协议。建立最大比合并（MRC）下两种不同中继选择的DH-MSMR-CARQ协议Markov链模型,分别给出状态空间。基于截短,由各自的平均分组差错率和状态转移概率矩阵推导协议的平均传输时延和吞吐量解析表达式。数值模拟结果表明,源节点数、分组长度及最佳中继节点到目的节点的分组差错率是影响平均传输时延的关键因素,采用第一种中继选择方式具有更高的吞吐量。另外,在非极端恶劣信道环境下（源节点到中继节点的分组差错率小于0.8）,DH-MSMR-CARQ协议比可直达的SSSR-CARQ、MSSR-CARQ和MSMR-CARQ协议具有更高的吞吐量。     

基于服务质量机会测量的传感器网络协作控制机制*

为了消除制约无线传感器网络性能的因素和提高网络控制效率,基于实时网络服务质量机会测量,提出了传感器网络协作控制机制。首先,基于发送端节点和接收端节点状态以及中继节点的协作,测定无线传感器网络实时状态。其次,分析能耗品质和负载品质对网络性能的影响规律。接着,讨论不同分频调制方式对网络性能的影响规律。最后,制定了网络状态感知的机会分频调制的传感器网络协作控制机制。数学分析和实验结果表明,所提出的传感器网络协作控制机制对无线传感器网络的实时性、可靠性和吞吐率等方面具有较强的保障能力。