一种优化的gOMP稀疏OFDM信道估计方法

无线多径信道多呈现稀疏特性,即信道时延扩展大,但是路径的个数少,利用信道先验稀疏信息的稀疏信道估计方法可以提高稀疏信道的估计准确性。针对贪婪算法选择字典原子在残余误差最小意义下的非最优性,及广义正交匹配追踪算法gOMP利用含噪信号估计稀疏信道过程中过多的选择字典原子导致gOMP算法重建性能下降的问题,提出优化的广义正交匹配追踪算法（optimized generalized orthogonal matching pursuit,OgOMP）。在OgOMP算法原子选择阶段,采用使残余误差最小化的原子选择标准代替残差与字典内积绝对值最大化的原子选择标准以选择原子。为删除多余的误选原子,添加原子精炼步骤对每一步迭代后选择的字典原子进行二次选择,选择对应最大信道衰落系数的原子,选择的原子数与信道稀疏度相同,删除错选原子以保证重建信号与原始信号的稀疏性一致。本文仿真对比了gOMP和OgOMP算法的信道估计均方误差、误码率、残差收敛速度以及不同导频数、不同原子选择数对算法的影响。仿真结果表明：相同的误码率下,OgOMP算法比gOMP算法在估计稀疏信道时最大可以节省4 dB的信噪比,信噪比为20 dB时均方误差最大可以减小5 dB;两种算法的残差收敛速度均优于MP算法;导频数的增加可以减小两种算法的信道估计均方误差,相同信道估计性能下OgOMP算法具有更小的导频开销;每步迭代选择的原子数目不同时,相比于gOMP算法,OgOMP算法性能基本不变,具有更好的稳定性,仿真结果验证了改进算法的有效性。     

基于运动预测的水下传感器网络MAC协议

 在海洋环境的影响下,水下无线传感器网络(UWSN)节点始终处于运动状态;UWSN采用声信号通信,缓慢的节点移动也会造成UWSN现有的多址接入技术(MAC)协议冲突避免机制失效。该文建立了水下节点的运动模型,基于AR运动预测模型减小水下节点的时空不确定性对于MAC协议的影响,提高发送信息在预约时隙到达的概率。仿真结果表明,采用AR(5)预测可以减小74.8%的时延探测误差。提出了基于预测的预约MAC协议：P-MAC。NS-2仿真结果表明该协议在海浪运动场景下能提高收包成功率(PRR)10%-15%。     

水下无线传感器网络安全研究综述

水下无线传感器网络(UWSNs)广泛应用于如灾害预警、资源勘探等各种领域,然而易受到恶意攻击,迫切需要发展能够适应其通信带宽窄、传播时延长、时空不确定性严重等特性的安全机制。首先,该文从水下无线传感器网络的特性及安全需求入手,对其面临的安全威胁进行了分析。然后,对水下无线传感器网络中的加密、认证、信任管理、入侵检测、安全定位、安全同步和安全路由各类安全机制进行了综述。最后,对水下无线传感器网络安全研究中面临的缺少实际测试及相关数据集等挑战以及利用网络特性发展安全机制的未来研究方向进行了探讨。     

基于PCN的水下认知网络动态频谱接入算法

水下网络可用频谱范围比较窄,且部分被水下生物占用,导致了水下传感器网络可用的频谱资源更为稀缺.针对上述问题,提出一种基于累积干扰预测(Predicted Cumulative Noise,PCN)的水下认知网络动态频谱接入算法.该算法把水下生物作为认知网络的主节点,水下传感器节点作为次节点;通过建立水下生物业务行为的马尔科夫模型预测累积干扰,次节点根据预测结果,采用合作的方式动态地接入授权频谱.仿真结果表明,该算法能够保护水下生物正常通信的同时,实现最优化的频谱共享,网络容量增益达到6.3dB.     

水下认知网络中的哺乳动物定位测速算法

针对水下认知声学网络(UCAN）中的环境感知问题,提出一种针对海洋哺乳动物的被动定位(PLM)算法及相应的基于多普勒效应的测速算法SMD。PLM算法基于海洋哺乳动物发声信号声源级范围,结合接收信号强度,运用检索筛选的方法推算发声位置。SMD在PLM定位的基础上,利用接收生物信号的多普勒效应对其运动测速。实验结果表明,PLM与SMD均能达到较高的精度,其中PLM算法的平均定位误差随海豚游速的增加而增加,其平均值约为10m,定位成功率可达到90%。PLM和SMD结合,可较准确地估计海洋哺乳动物的运动区域。     

水下滑翔机组网的动态MAC机制

水下滑翔机的运动导致滑翔机位置和相对距离的变化,引起了滑翔机间的信号传输时间改变,进而导致水下滑翔机间通信可靠性的下降。传统水下媒体接入控制(MAC)协议面向静态拓扑网络,不适用于动态变化的网络拓扑。该文提出一种水下滑翔机组网的动态MAC机制。新机制利用水下滑翔机运动模型进行位置预测,根据预测结果和相邻滑翔机间的位置共享动态计算时隙长度,并进行分配和预约收发,水下滑翔机在收发过程中以团队协作方式避免冲突。实验结果表明,该机制的数据包投递率与运动预测MAC(P-MAC)和预约MAC(R-MAC)协议相比分别提高了12%和25%,更适用于由水下滑翔机组成的动态网络。     

基于长延时信道的水下传感器网络中继选择及功率分配优化算法

针对水下传感器网络(UWSN)中水声信道衰落特性随时间-空间-频率随机变化的特点,在此提出利用中继协作网络获得分集增益从而提高水下网络通信质量的水下协作网络模型。基于该协作模型,提出了一种基于信道增益和信号延时双指标最佳中继评价标准,并提出了基于该标准的最佳中继选择算法与基于最小误比特率准则的功率分配算法。仿真结果表明,相比于传统最佳中继选择算法,传输延时降低约16.7%;相对于等功率分配,该算法在典型场景下使误比特率降低1.81dB。     

基于嵌入式技术的水声传感网和#br# VHF通信网络的互联网关设计

针对水上船舶用户对水下网络监测存在长延时和高费用问题,结合水声传感网特点和水上船舶常用VHF通信设备,采用嵌入式技术,提出一种面向水上船舶用户的水声传感网和水上VHF通信网的无线网关设计方案,对网关的软硬件系统进行设计。仿真结果表明,嵌入式网关实现了水声传感网和VHF通信网的互联互通,具有较高的理论与实际应用价值。     

无线多媒体传感器网络能量均衡的多跳图像传输机制

针对由普通节点和图像节点组成的异构无线多媒体传感器网络,提出了基于图像节点邻域协作压缩的多跳图像传输机制MHIT。该机制在发送图像前,首先根据传输距离和路由跳数判断是否需要压缩图像,若压缩图像后再传输消耗更多能量,则直接发送图像;否则,图像节点将图像压缩任务分发给邻域内的普通节点协作完成,均衡了网络能量消耗,极大地缓解了图像节点的能耗压力。实验结果表明,MHIT有效解决了无线多媒体传感器网络因图像压缩而引发的能量空洞问题,明显延长了网络生存期,特别适合于大规模无线多媒体传感器网络远距离图像传输。