基于Stackelberg博弈的双层水下传感器网络功率分配算法

针对水下传感器协作通信网络中能量消耗严重的问题,为了平衡节点间的能量消耗,同时提高系统的信道容量,提出了基于节点剩余能量的分布式博弈功率分配算法。将用户节点和中继节点间的交易模型构建为双层的Stackelberg博弈,使剩余能量少的节点提供较少的功率进行转发服务,反之则提供较多的功率进行服务,从而平衡节点间的能量消耗。与未考虑剩余能量的算法相比,在有2、3和4个中继节点时,信道容量分别提升了9.4%、23.1%和16.7%。仿真结果表明,该算法不仅提高了系统总的信道容量,而且延长了水下传感器协作通信网络的生存时间。     

OFDMA协同通信系统资源分配算法

提出了一种OFDMA协同蜂窝网中满足用户QoS需求且兼顾用户公平性的子载波和功率联合分配算法。针对已有算法仅考虑平均功率下的子载波分配、中继节点存在未用功率的情况,研究了子载波分配完毕后中继节点剩余功率最优分配问题。给出了一种基于二分法的功率注水分配方案。仿真结果表明,所提出的子载波和功率联合分配算法能够在满足用户QoS需求及公平性的同时,进一步提高网络吞吐量。     

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。     

基于优化选择与功率分配的中继选择算法

在双向网络中,为减少系统中的硬件负担并保证信息的可靠性,提出一种基于中继节点优化选择与功率分配的中继选择算法。通过采用最优继电器节点选择算法对系统的节点进行优化选择,根据网络中的平均离职率与平均到达率,选择网络中的最佳链路;在其最佳链路的基础上,根据网络寿命的特点引入一个能量价格因子,对其链路上的节点采用功率分配算法,以节省节点功率消耗。实验结果与预期目标基本相符,该算法具有可靠性高与传输速度快的市场优势。     

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。     

无线网络功率最小化的分布式中继选择方法

中继协作已视作提高边沿用户能量有效性和服务质量的新型技术.因此,针对存在瑞利衰落的解码转发中继网络如何选择中继节点以最小化系统总功率的问题,提出了使用分布式拍卖算法选择合适的中继节点以最小化系统总传输功率.该算法首先通过信道传输功率的闭合表达式得到用户节点和中继节点的最小传输功率,然后根据分布式拍卖算法为用户节点分配合适的中继节点.仿真结果显示用户节点仅需要通过和中继节点交换少量信息就可以选择合适的中继节点.     

基于能量有效性和时间有效性的联合优化绿色通信算法

针对传统协作功率分配方案中忽略信道估计误差和电路能量消耗的问题,提出了一种改进的绿色联合优化算法。该算法在保证用户服务质量要求的前提下,引入信道估计误差、中继节点的电路能耗,联合能量有效性和时间有效性进行中继节点选择和各个节点功率分配分配,并利用拉格朗日方法得到了源节点和中继节点发送功率的闭式解。仿真结果表明,相对于传统的功率分配算法,高信噪比时改进算法的能量有效性提高了30%左右,而低信噪比时性能接近传统算法。     

基于拍卖理论的中继协作网络功率分配研究

针对放大转发无线协作中继网络,文中提出了一种改进的基于拍卖理论的分布式功率分配算法。该算法中用户以最大化自身的效用为目标,通过向中继节点发送投标量的方式购买中继功率,中继节点根据价格更新策略指定合理的中继价格,并根据用户的投标量进行功率分配。改进算法重新定义了用户节点的效用函数,降低了算法的复杂度。文中分析了单中继无线协作网络中继功率的分配过程以及用户的最佳投标量。仿真结果表明,该改进算法收敛速度快,中继节点覆盖范围大,有效提高了网络的传输速率。     

基于Ad hoc网络的最佳中继选择方案研究

针对多个源节点和目的节点的Ad hoc网络,提出了基于有限反馈的分布式最佳中继选择方案。该方案通过有限反馈,选出信道条件最好的作为中继节点。解决最佳中继冲突问题时,提出用最大化传输链路功率算法解决中低SNR时的功率分裂问题,使有限的总功率能够获得最大的成功传输数目。仿真结果表明,该方案具有更好的中断率性能,有效降低了中继选择时的信息交互开销,提高了系统的性能。     

结合节点剩余相遇间隔改进Prophet路由算法

在对Prophet路由协议研究的基础上,利用节点相遇间隔时间具有指数分布的特性提出一种结合节点剩余相遇间隔改进Prophet路由算法-PRREI(Prophet routing with residual encounter interval of nodes)。该算法在选择中继节点时,充分考虑了相遇节点与目的节点到下次相遇时,在剩余相遇时间内相遇的概率,使得相遇概率值估算既有动态性又有时效性。此外,引入了动态缓冲区管理策略,利用消息的剩余生存时间对消息的重要性进行度量来确定消息转发和删除的优先级,避免网络拥塞。结果表明,该算法能有效提高投递率,降低了时延和传输开销。     

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。     

双重约束下的海洋无线传感网自适应成簇算法

针对海洋无线传感器网络（Ocean Wireless Sensor Network,OWSN）中,节点在海洋高度动态性环境中存在能量消耗快,网络寿命短等问题,提出改进的LEACH-[τ]算法。该算法在簇头选择上考虑了节点的剩余能量值和距汇聚节点的距离,并且根据簇头剩余能量与平均剩余能量的差值和簇头节点离汇聚节点的距离与平均距离的差值,从簇头节点选择中继节点（[τ]节点）来实现与汇聚节点之间的通信。计算机仿真结果表明,算法相较于LEACH、IMHT-LEACH,整体的能耗减少,有效延长了海洋无线传感网络的生命周期。     

基于蚁群算法的WSN多路径负载均衡路由

为使无线传感器网络节点能量消耗相对均衡,在定向扩散路由算法的基础上,结合蚁群算法,提出一种多路径负载均衡路由算法。该算法利用蚁群的自适应和动态寻优能力,在源节点和目的节点之间搜索建立多条传输路径,并将节点剩余能量引入启发因子,均衡节点能量消耗。同时,运用层次分析法,赋予每条路径一定的负载分配比例,使数据总能在链路性能较优的多路径中均衡传输,延长整个网络的生命期。仿真结果表明,与定向扩散路由算法相比,该算法能够均衡节点能耗,有效延长网络寿命。     

无线传感器网络中多Sink节点位置部署研究

通过对随机分布的无线传感器网络节点密度和能量消耗的关系的分析,提出了无线传感器网络中多异构节点位置部署的区域密度优先(RDF)算法。此算法采用密度优先原则来决定Sink节点的放置位置,通过栅格和异构节点通信范围对网络进行区域划分。该算法比递归算法的异构节点放置位置优越,虽然在网络寿命上相接近,但远大于随机分布策略的寿命,且RDF更适合实际应用。通过仿真验证:该算法能够有效延长网络寿命和快速实现部署。     

非理想CSI下全双工双向中继网络安全性能研究

针对目前物理层安全研究大多未考虑信道估计误差对安全性能的影响,研究基于非理想信道状态信息（Channel State Information,CSI）的全双工双向中继网络安全性能。假设系统中用户之间没有直连链路,且无法获取CSI;采用最优中继选择方案,选取最优中继将信号进行解码转发至目的端;根据最大最小原则推导出系统安全容量和保密中断概率（Secrecy Outage Probability,SOP）的表达式,进一步分析影响系统保密性能的主要因素,并对比全双工与半双工系统性能的差异。仿真结果表明,当中继节点处在用户间的中点位置时,系统保密性能最好;同时,减小信道估计误差、窃听链路的平均信噪比及剩余自干扰能够有效降低系统SOP,适当地增加中继数目可以获得更好的安全性能。     

能量感知的GPSR动态路由负载均衡

贪婪周边无状态路由协议（GPSR）在Ad Hoc和传感器网络中有广泛的应用,GPSR的路由是以距离目的坐标最近的原则进行选路的,容易形成热点路由,从而缩短网络的生存时间。基于对邻居传感器节点的能量感知,提出了有动态负载均衡能力的GPSR路由算法。该算法能够根据网络节点的能量情况动态调整路由。仿真结果表明提出的具有动态路由负载均衡能力的GPSR算法能有效延长网络的生存时间。     

改进的WiMAX中继选择算法研究

针对802.16j 的移动多跳中继网络提出一种基于路径损耗和SINR的中继选择算法。该算法通过计算每条传输链路的路径损耗,选出路径损耗之和最小的2个中继站,比较这2个中继站与移动终端之间接入链路的SINR,将具有最大接入链路SINR值的中继站作为最优中继来改善移动终端的服务质量。对系统性能指标进行仿真分析,结果表明该算法可以有效降低中断概率和提高网络的稳健性。     

基于蚁群优化的无线传感器网络路由算法

如何在资源受限的无线传感器网络中进行高效的数据路由是无线传感器网络研究的热点之一。基于群智能优化技术的蚁群优化算法被广泛应用于网络路由算法。提出一种无线传感器网络蚁群优化路由算法,能够保持网络的生存时间最长,同时能找到从源节点到基站节点的最短路径;采用的多路数据传输也可提供高效可靠的数据传输,同时考虑节点的能量水平。仿真结果表明:提出的算法延长了无线传感器网络的寿命,实现无线传感器网络在通信过程中快速、节能的路由。     

改进VFPSO算法于WSN节点随机部署中的应用

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）节点的随机部署一直是WSN覆盖的核心问题之一。尽可能提升WSN的覆盖质量对延长网络的生命周期起着重要的作用。虚拟力-粒子群优化（Virtual Force Particle Swarm Optimization,VFPSO）算法因虚拟力的引入使PSO算法的优化性能有所提升,但PSO算法的早熟问题仍未得到有效改善。在VFPSO算法的基础上提出了一种维度选择机制,主要目的在于改善VFPSO算法中后期的优化能力。仿真结果表明,将采用维度选择机制后的VFPSO算法应用于WSN的覆盖优化中,覆盖率较其他优化算法有3%~5%的提升。