基于竞争与TDMA的低时延无线传感器网络MAC协议

针对经典无线传感器网络（WSNs） S-MAC协议的累积睡眠延迟问题,提出了一种基于竞争与时分复用（TDMA）方式混合的低时延LH-MAC协议.LH-MAC根据包的传输跳数,提供不同优先级的接入服务,使已完成多跳传输的包以更大的概率接入信道,实现较远节点的低时延传输目标.仿真比较S-MAC与LH-MAC的平均延迟和能耗,表明LH-MAC在保持能量高效前提下,有效降低了端到端时延.     

基于中继节点的多跳CR Ad Hoc网络广播算法

针对避免广播冲突的CR Ad Hoc网络的分布式广播协议广播成功率低和基于选择性广播信道集的低延迟广播算法广播冲突率高的问题，提出基于中继节点选择的多跳CR Ad Hoc网络广播算法。根据节点可用信道集的大小和基于邻居度的转发概率选取中继节点，并对相应中继节点的可用信道集随机左移，在保证一定广播成功率、广播时延和广播冲突率的前提下，降低节点转发率，减少网络中的冗余信息；建立综合评价函数对广播算法的综合性能进行了定量分析；给出广播冲突概率推导。仿真结果表明，该算法与分布式广播协议相比，提高了广播成功率，降低了广播时延；与低延迟广播算法相比，降低了节点转发率和广播冲突概率。根据综合评价函数，该广播算法的综合性能更好。     

基于碰撞受限的最佳聚合子信道数方案研究

针对动态频谱资源分配过程中采用载波聚合的方式出现的信息碰撞问题,提出一种碰撞受限下的最佳子信道数聚合方案。通过分析聚合子信道数分别对系统的信道容量和信道间碰撞概率两个方面因素的影响,同时综合考虑了系统的静态信道和动态信道的性能参数,推导出动态子信道数的最佳聚合数目。并对比分析在不同聚合信道数下的系统容量和碰撞概率,结果表明该方案在提升信道容量和降低碰撞概率方面都有很大的改善,促进了频谱资源的有效利用。     

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。     

无线局域网中一种自适应RTS门限调整算法

媒体访问控制是无线局域网的重要部分,决定了具有受限通信带宽的无线信道的共享效率.IEEE 802.11系列标准基于现有以太网技术,具有良好的操作性和兼容性,已发展成为WLAN的主要标准.IEEE 802.11 DCF中有两种接入方式:基本方式和RTS/CTS方式.RTS/CTS方式是IEEE 802.11无线网络的可选握手过程,用于减小碰撞的可能性.决定使用RTS/CTS握手方式的RTS门限值是研究的重要参数,不同的取值对数据传送会产生不同的性能特点.文章通过分析IEEE 802.11 DCF分组发送成功和碰撞的持续时间,获得了RTS和基本方式下分组传输时间开销与分组长度的关系.给出了以最小化分组传输时间代价为优化目标的最优RTS门限的计算公式.通过对当前信道分组发送的冲突概率的预测实现了最优RTS门限的计算;给出了一个具体的RTS门限自适应调整算法,使终端能自动调整其RTS门限以达到或接近最优值.仿真表明RTS门限自适应调整算法明显减小了分组传送时收发器发送单位比特数据的时间开销.     

优化802.11 DCF分组传输时间的自适应RTS门限调整算法

通过分析IEEE802.11DCF的分组发送过程,分别获得了RTS和基本方式下分组传输的时间开销,通过对当前信道分组发送的成功概率Ps的预测,给出了最优RTS门限的计算公式和具体的自适应RTS门限调整算法,使终端能自动调整其RTS门限以达到或接近最优值。仿真表明自适应RTS门限调整算法有效减小了MAC分组传送的时间开销,提高了信道的传输效率。     

差错信道下无线局域网的自适应MAC协议

深入分析了差错信道下802.11DCF在饱和状态下的条件冲突概率对吞吐量的影响.研究表明,在基本接入模式下,对于给定的网络配置,存在最优的条件冲突概率使饱和吞吐量最大,并且该最优值近似与站点数、误码率及分组负载长度(100～4000B)无关.在此基础上,提出一种信道自适应MAC协议,其中主要包括竞争窗口调整方法和帧长控制机制,前者主要通过调节竞争窗口使条件冲突概率接近最优值,后者根据信道的误码率选择最优帧长.分析和仿真结果表明,与标准DCF及其优化算法(SBEB和OPL)相比较,该协议在差错信道下不仅能有效改善吞吐量,同时对信道与负载条件的变化表现出良好的适应能力.     

改进QGA在WSNs节点部署中的应用

对含有障碍区域的无线传感器网络（WSNs）节点部署问题进行研究。建立节点探测模型和网络覆盖率评价方法,基于概率传感器模型提出一种部署方式,即对障碍区域进行随机布撒节点,确定区域采用量子遗传算法（QGA）寻找最优节点部署位置,实现对同构WSNs节点构成的目标区域的高效覆盖。仿真结果与GA,QGA相比：改进QGA有效提高了算法整体的搜索能力和收敛速度。     

一种基于链路级功率控制的分簇路由算法

针对非均匀网络环境下链路层的能耗控制问题,提出了一种基于链路级功率控制的分簇路由算法(CLPC算法)。CLPC算法基于最优连通功率成簇,并利用双信道机制和干扰反制策略在网络层解决链路层的冲突重传及信道访问公平性等问题,以期达到提高网络整体性能的目的。最优连通功率机制可以减少网络中节点间的冲突域,降低节点间的竞争强度;双信道机制则通过控制信道和数据信道分别对数据分组和控制分组进行收发,来降低数据传输的冲突概率,提高信道的空间复用率;干扰反制策略通过对具有高发射功率的干扰节点进行反制,来保障低发射功率的节点在共享信道上的公平性。实验仿真结果表明,CLPC算法进一步提高了网络的能量有效性和网络有效吞吐量。     

无线多跳通信网络中基于贝叶斯概率模型的消息转发机制研究

无线多跳通信网络依赖多节点中继实现信息传输,因不需要依赖预先架设的基础设施而成为军用及民用领域等特殊应用场景下的重要通信方式。为了能在复杂及恶劣环境下组网,信源节点往往采用全网广播路由请求分组RREQ的泛洪方法,以提高多跳转发路径构建成功率。然而,全网泛洪广播产生消息的冗余转发和重叠效应引起节点能耗的上升和信道利用率的下降,导致分组碰撞与网络拥塞概率的上升,严重时可能造成网络瘫痪而失去效用。本文基于贝叶斯概率论设计了无线多跳通信网络的消息转发模型,通过计算节点密度和后验概率在保证网络连通性的条件下减少不必要的消息转发。基于NS2的仿真结果表明,本文所提出的基于贝叶斯概率模型的消息转发机制能够有效减小广播分组的重播次数。相比于同类算法,在基本保证网络吞吐量的前提下,可以有效降低能量消耗、路由开销,并提高分组成功交付率,从而为未来广域大规模动态多跳网络部署提供技术支撑。     

基于MB-OFDM UWB的短距离无线多媒体传输

超宽带（UWB）是实现高速无线个域网（WPAN）多媒体传输的关键技术。UWB以超短周期脉冲进行调制，并使用超宽的RF频谱带宽传递数据，可通过重叠的原则共享已占用的频谱资源；其具有频谱利用率高、抗多径衰落能力强、发送功率极小、系统安全性好等特点。UWB可为消费类电子设备提供高速无线连接解决方案，使视频连接和桌面应用等能在通用射频平台上运行。因此，研究UWB的标准化、产品化与市场化进程，剖析其主流技术。对于制订我国相关标准，促进UWB技术与系统产品在中国的发展和实施，具有积极的现实意义。为使UWB主流技术能被进一步了解，在跟踪研究UWB标准化的基础上，分析了作为国际上第1个商用UWB标准的多频带正交频分复用（MB—OFDM）方案的原理与技术特征，并阐述了基于该方案的无线多媒体超宽带（WiMedia UWB）平台与应用环境，产品整合进展及应用前景．     

超宽带信号功率谱的仿真分析

超宽带(UWB)信号及其功率谱分布是研究超宽带通信系统与其它通信系统频谱共存与兼容问题时,需要考虑的重要因素.根据超宽带信号功率谱的特点,从控制超宽带信号功率谱分布的角度,就高斯单周期脉冲及其各阶导函数、不同的信息调制方式和跳时码参数对超宽带信号功率谱的影响,进行了计算机仿真和分析,并总结出控制超宽带信号功率谱分布的方法,从而为解决超宽带通信系统与其他通信系统频谱共存问题,提供了有益的思想和方法.     

一种基于时间反转法的超宽带通信系统

提出将时间反转法用于UWB系统,在发送端进行预滤波,并推导出符号间干扰和多用户干扰的封闭表达式。通过间隔概率的合并而得到的用户复用码具有跳时序列族的特征。采用IEEE 802.15.3a标准信道模型,将推导出的系统性能与仿真的跳时超宽带（ultra wide-band,UWB）系统的性能进行了比较,其中的跳时码采用Reed-Solomon。比较结果证明,仿真与推导的误码性能极其接近。     

超宽带通信系统的Simulink仿真实现

超宽带(UWB)脉冲无线电(IR)技术是一个新兴的通信技术,具有诸多的优点,正受到人们越来越广泛的关注。Simulink是一种用来建模、仿真和分析动态系统的集成仿真工具：该文介绍了超宽带脉冲无线电和Simulink的特点,在Simulink环境下搭建并实现了超宽带通信系统的仿真。提出了在跳时(TH)脉冲位置调制(PPM)通信系统中的同步相关算法,主要对仿真链路中的接收机进行设计和实现,其中包括信号检测、伪随机序列捕获、数据同步等。结果表明,该仿真系统在超宽带通信中是可行的。     

超宽带无线信道品质因子估计方法

超宽带(UWB)技术被认为是最适合进行室内无线定位的技术,IEEE802.15.4a是IEEE第一个无线测距定位的物理层标准。为了让测距的发起者知道测距的质量,在协议中增加了品质因子（FoM）,但是如何产生FoM却没有给出规定。在对接收信号能量块的统计特征进行分析的基础上提出了一种应用在超宽带无线信道中基于偏度和最大斜率联合参数的对信道品质因子进行估计的方法。仿真发现,使用该方法可以为精确的测距定位提供参考,在CM1(Channel Model)信道下可以提高30%左右的定位精度。     

有矩形障碍物的物流射频识别网络优化研究

针对存在矩形障碍物的物流射频识别网络,综合考虑覆盖率、负载平衡程度、成本,建立了网络优化模型.将矩形障碍物对阅读器识别能力的影响问题,归结为线段与矩形对角线的交叉问题.讨论了快速排斥实验对判断是否交叉的影响程度.为减少计算量,提高算法寻优能力,基于Sigmoid函数设计了"跨立实验"执行概率.迭代前期,"跨立实验"执行概率低,加快算法探索速度;迭代后期,"跨立实验"执行概率高,提高算法开发精度.仿真实验表明,该方法具有较佳的搜索性能.     

UWB信号功率谱仿真模型

超宽带（UWB）信号及其功率谱分布是研究超宽带通信系统与其它通信系统频谱共存与兼容问题时，需要考虑的重要因素。该文利用UWB信号的数学模型，在MATLAB环境下建立了产生UWB信号的发生器，并将其与Simulink仿真相结合，实现了对UWB信号功率谱密度的实时观测与控制。这为分析研究UWB信号功率谱分布提供了有效便捷的平台。文中还应用该仿真模型对具有不同参数的UWB信号功率谱进行了仿真，验证仿真模型的可行性。     

超宽带雷达的发展、现状及应用

超宽带雷达以其高距高分辩率、强穿透国、低截获率与强抗干扰性在军事、商业、环保等领域得到日益关注。本文综述了超宽带雷达的发展历史,结合国外实际超宽带合成孔径雷达系统阐明了超宽带合成孔径雷达的现状,并深入探讨了超宽带雷达的特性及其应用前景。超宽带雷达经过几十年的发展仍存在一些值得深入研究的问题,本文简要分析了部分技术难点,指出了超宽带雷达今后的发展和应用方向。     

用于MB-OFDM超宽带系统的双载波分集解调方法

研究基于多带-正交频分复用（MB-OFDM）超宽带系统中的双载波调制解调技术。在分析双载波（DCM）调制特点的基础上,针对超宽带系统频率选择性信道的特点,提出了利用频域分集信息的双载波解调算法,进一步提高系统性能。仿真结果表明系统在速率为480 Mb/s的IEEE CM1信道下,要达到小于8%的误包率性能,只需信噪比为8.5 dB,比现有文献水平提高了1.5 dB的增益。在算法的实现中摒弃了传统信号检测LLR算法中的对数运算,易于低功耗低成本的硬件实现。     

一种基于连通分析的UWB SAR目标检测算法

由于超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)具有较强的穿透性而被广泛用于探测叶簇覆盖目标,但目前针对此种目标的检测尚未有系统完整的检测算法提出,多数研究机构在对基于UWB SAR的叶簇覆盖目标进行检测时,均沿用美国Lincoln实验室提出的三级结构检测流程,该通用检测算法在对高波段、高分辨率全极化SAR数据进行目标检测时,虽表现出良好的检测和识别性能,但用于UWB SAR叶簇覆盖目标检测时,则存在诸多不适用性。该文在对通用检测算法用于UWB SAR目标检测时存在的问题进行分析的基础上,提出了一种适用的新算法,该新算法通过滑窗平均、低门限恒虚警(CFAR)检测以及连通分析降低了算法对检测环境的要求,从而增强了算法的适用性和稳健性,最后给出了采用通用检测算法和新算法对UWB SAR图像中叶簇覆盖目标进行检测的结果,并验证了新算法在UWB SAR叶簇覆盖目标检测中的有效性。