无线纳米传感器网络最小化能耗编码方法

无线纳米传感器网络是当前纳米技术相关的研究热点之一.纳米传感器可存储的能量极为有限,能量有效性是无线纳米传感器网络中必须优先考虑的重要问题.针对无线纳米传感器网络,综合考虑传输能耗和接收能耗,建立能耗模型;提出通信能耗最小化编码(EMC)方法.使用EMC,可以最小化传输能耗,可以满足码字长度和码率约束要求,可以确定最小化通信能耗的优化码长.通过实验对比分析,EMC方法在能耗方面具有较好的性能.     

无线传感器网络中最小能量编码方法的改进

在无线传感器网络中有效地减少能量的消耗可以增加传感器的使用寿命.因此,在无线传感器网络中能量的有效性研究非常重要.最小能量编码方法(minimum energy coding)可以有效地减少传感器的能量消耗.本文提出了一种改进的最小能量编码方法(modified minimum energy coding),该编码方法是把码字分成几个子结构,每个子结构的第一个比特是指示比特,通过使用指示比特减少了信号的接收时间,从而减少了无线传感器网络系统的能量消耗.仿真结果表明,改进的最小能量编码方法比原来的最小能量编码方法要更有效地节省无线传感器网络的传输能量.     

基于混频偏置合成的高速太赫兹无线通信系统

提出一种基于载波抑制混频与载波偏置功率合成的高速太赫兹无线通信方案。发射端利用载波抑制混频器和载波偏置功率合成在140 GHz载波上实现了开关键控(OOK)调制;接收端利用包络检波接收器进行检波接收。分别开展了不同混频本振功率及偏置功率下的检波响应实验、不同基带信号功率及偏置功率下的检波响应实验,以及不同输入功率下的检波响应实验。实验结果对OOK调制器设计,以及OOK类通信系统的优化均具有较好的指导意义。最后,利用优化的系统参数在70 cm距离上实现了140 GHz, 16 Gbps的无线通信,系统误码率(BER)优于10-5。     

无线光开关键控调制在Turbo码下的差错特性分析

目前无线光通信工程主要采用开关键控调制,该调制简单、易实现,但误码率高,需要引入纠错编码技术.在分析Turbo码译码结构和开关键控迭代译码算法的基础上,分析仿真了迭代次数、帧长以及约束长度对开关键控调制误码率的影响.结果表明,引入Turbo码编译码技术能够有效改善无线光开关键控调制系统的误码性能.     

一种新型正交相关延迟混沌开关键控系统

在相关延迟键控(CDSK)和混沌开关键控(COOK)这两种传统方案的基础上提出了一种新型的混沌键控方案——正交相关延迟混沌开关键控(OCD-COOK)。该方案结合了CDSK系统和COOK系统各自的特点,同时引入了一对简单的Walsh码序列,克服了CDSK系统误码性能差的缺点,具有比特误码率低、传输速率高、安全性好等优势。理论分析及仿真结果均表明,该系统的比特误码率低于CDSK和差分混沌键控(DCSK),传输速率是DCSK的2倍,具有很好的实际应用价值。     

肺部太赫兹纳米传感器网络的拓扑结构优化设计

纳米生物传感器以及太赫兹技术的发展能够满足肺部医学数据高速可靠地传输到远程医疗机构的要求,因此体内太赫兹纳米传感器网络在远程肺部健康监测方面有着巨大的应用前景.考虑到纳米节点能量有限且肺部数据传输对时延要求高的问题,提出了一种低时延低能耗(Low Delay Low Energy consumption,LDLE)的拓...     

联合信道网络编码研究综述

网络编码技术可以提高网络吞吐量和传输性能,均衡网络负载。在无线传感器网络中,应用网络编码和信道编码联合编码技术可以降低节点数据处理复杂度,大幅提升系统整体性能。基于传统网络编码模型,在节点中加入数据调制功能,可以实现网络编码和信道编码的联合编码,信道编码则采用各方面性能较好的Turbo码和LDPC码。结果表明,在10-4误码率下,联合编码方案的信噪比相比于传统编码方案有1.5 dB的节省。     

基于电磁理论和热力学方法的太赫兹波空-天-地-海衰减模型

太赫兹(Terahertz, THz)频段(0.1～10 THz)可以提供数十GHz的连续带宽,以实现6G通信系统中的天地一体化网络(Space-Air-Ground Integrated Network, SAGIN)。然而,太赫兹波与SAGIN中信道介质的相互作用仍然是一个谜。太赫兹波在太空-大气-地表-海面(空-天-地-海)信道中所遭受到的吸收和散射效应可被建模为太赫兹光子与介质粒子的碰撞过程,在此基础上结合电磁理论和热力学方法提出了通用的太赫兹波空-天-地-海衰减模型。相比已有模型,该模型考虑了各类粒子(包括凝聚态粒子、单个分子和自由电子)所导致的衰减效应,涵盖了太赫兹波在传播过程中所能遇到的衰减效应。基于该模型对太赫兹波在大气和外层空间的传播损耗进行数值计算,计算结果表明,除自由空间损耗(Free-Space Path Loss, FSPL)外,其他衰减效应在50 km以上的大气都可以忽略不计,而在50 km以下的大气中则需要考虑这些衰减效应。     

无线传感器网络中基于线性网络 编码的节能路由算法

 该文基于网络编码思想,提出一种无需重传与确认的路由算法,这种算法以最小化单位比特有效数据的能耗为目标,给出最优化数学模型,并用遗传算法进行求解.所提出的免重传路由算法可以降低能耗,减轻节点之间的无线电干扰,节省了节点用于重传数据包所需配置的缓存.     

无线传感器网络中的路由能耗优化策略的研究

无线传感器网络由于受到实际通信环境的限制,传感节点在进行路由计算与数据转发时所需的电力能源主要由一次性电池供给。为了能够有效的节约节点上的路由能耗,提出了基于网络编码及动态功率控制优化策略,通过优化节点路由的数据转发次数和发射功率,减少了传感节点的路由能耗,延长了网络的生命周期。     

基于网络编码的无线路由技术研究进展

网络编码是近年来通信领域所取得的重大进展之一,其核心思想是网络节点对于接收的分组不是采取的传统的存储-转发的简单路由方式,而是存储-编码处理-转发的方式。网络编码已被证明是改善无线网络性能特别是吞吐量性能方面的下一代关键技术之一,特别适合战场环境下广播和组播信息的高效传输。本文综述了近年来基于网络编码的无线路由技术的相关研究进展,分析了现有研究的局限性与不足,并对下一步研究方向进行了展望。     

无线传感器网络中利用随机网络编码的低能耗可靠机会路由

无线传感器网络中节点大多采用电池供电,让节点以低能耗将采集的数据传递到信宿,对无线传感器网络有效运行极为重要.该文提出了能量有效的可靠机会路由EROR（Energy-efficient Reliable Opportunistic Routing）,它利用结合节点剩余能量和链路上收发双方的总能耗的转发代价,选择转发节点集合（简称“转发集”）、主转发节点和协助转发节点,让节点调节发射功率并利用随机线性编码把数据包分片编码发送到转发集,进而以多跳方式把数据可靠低能耗地传递到信宿.仿真结果表明：在网络生存时间和能耗方面,EROR比已有路由策略CodePower更优.     

一种网络编码和信道编码的联合设计

网络编码技术可以大幅度提高网络的吞吐量和鲁棒性,因此已成为近年来的研究热点。在研究无线网络中物理层网络编码技术的基础上,提出了多址信道中一种联合网络编码和信道编码的设计方案。该设计利用LDPC码和网络编码的线性特性以及软输入软输出模块设计,不仅减少了编译码的复杂度,而且在高的信噪比情况下可以获得良好的性能。仿真结果表明,该设计方案不仅容易实现,而且性能接近网络信道容量的上限,相比传统的设计技术至少能够提高1．6倍的增益。     

基于网络编码与叠加编码技术的双向四节点中继协作传输策略

本文讨论和研究了高频谱效率的双向四节点无线网络中继协作策略。其系统模型为线型放置的4个节点要通过中间2个节点的协作来实现两组数据的交换,系统中的4个节点均采用单天线半双工传输方式,整个传输周期由4个时隙构成。基于该系统模型,本文给出了3种不同的实现策略,并对它们可获得的速率范围进行了分析。     

Energy-Efficient Routing for Frequency-Hop Wireless Networks

The use of adaptive-transmission protocols in wireless, store-and-forward, packet communication networks may result in large differences in the energy requirements of the alternative paths that are available to the routing protocol. Routing metrics can provide quantitative measures of the quality and energy efficiency of the paths from the source to the destination. Such measures are required if the routing protocol is to take advantage of the potential energy savings that are made possible by an adaptive-transmission protocol. An energy-efficient protocol suite for routing and adaptive transmission in frequency-hop wireless networks is described and evaluated, several routing metrics are compared, and tradeoffs among energy efficiency, delay, and packet success probability are investigated.     

Energy-Efficient Routing for Connection-Oriented Traffic in Wireless Ad-Hoc Networks

We address the problem of routing connection-oriented traffic in wireless ad-hoc networks with energy efficiency. We outline the trade-offs that arise by the flexibility of wireless nodes to transmit at different power levels and define a framework for formulating the problem of session routing from the perspective of energy expenditure. A set of heuristics are developed for determining end-to-end unicast paths with sufficient bandwidth and transceiver resources, in which nodes use local information in order to select their transmission power and bandwidth allocation. We propose a set of metrics that associate each link transmission with a cost and consider both the cases of plentiful and limited bandwidth resources, the latter jointly with a set of channel allocation algorithms. Performance is measured through call blocking probability and average energy consumption and our detailed simulation model is used to evaluate the algorithms for a variety of networks.     

A Survey of Energy-Efficient Scheduling Mechanisms in Sensor Networks

Sensor networks have a wide range of potential, practical and useful applications. However, there are issues that need to be addressed for efficient operation of sensor network systems in real applications. Energy saving is one critical issue for sensor networks since most sensors are equipped with non-rechargeable batteries that have limited lifetime. To extend the lifetime of a sensor network, one common approach is to dynamically schedule sensors' work/sleep cycles (or duty cycles). Moreover, in cluster-based networks, cluster heads are usually selected in a way that minimizes the total energy consumption and they may rotate among the sensors to balance energy consumption. In general, these energy-efficient scheduling mechanisms (also called topology configuration mechanisms) need to satisfy certain application requirements while saving energy. In this paper, we provide a survey on energy-efficient scheduling mechanisms in sensor networks that have different design requirements than those in traditional wireless networks. We classify these mechanisms based on their design assumptions and design objectives. Different mechanisms may make different assumptions about their sensors including detection model, sensing area, transmission range, failure model, time synchronization, and the ability to obtain location and distance information. They may also have different assumptions about network structure and sensor deployment strategy. Furthermore, while all the mechanisms have a common design objective to maximize network lifetime, they may also have different objectives determined by their target applications. A preliminary was presented in BROADNETS 2006 [29]