基于变长帧的无线传感器网络时间同步算法

为降低无线传感器网络同步过程中的能量消耗,加快实现全网络时间同步的收敛速度,提出基于变长帧的时间同步算法。利用精短同步帧结构对时间信息进行压缩,采用短帧、完整帧交替转发保证同步精度,使被同步节点自主判断接收信息的完整性,并通过请求重传机制应对同步过程中的完整帧丢失问题。分析结果表明,实现全网同步的收敛时间与同步开销成正比,变长帧时间同步算法通过去除同步时间数据中的冗余信息,可有效缩短该收敛时间。传感器节点同步实验结果表明,该算法适用于多种时间同步模型,在保证传感网同步精准度的前提下,可减少同步数据通信量,提升能量效率。     

OFDM低压电力线通信系统的符号同步及其FPGA实现

为采用FGPA技术可靠实现基于G3-PLC协议的OFDM电力线通信系统的符号同步,推导了符号同步偏差对G3-PLC系统性能的影响。针对传统符号同步算法存在的算法复杂、FPGA实现困难等缺点,根据G3-PLC系统的帧结构,提出了基于训练序列的新的符号同步算法。仿真结果和FGPA实现效果表明,该算法不仅能够有效地实现G3-PLC系统的符号同步,而且运算量小,硬件资源消耗少。     

异步网络中萤火虫同步改进算法研究

根据对频率同步网络中的时间同步技术的研究,现提出一种频率异步网络中的加窗耦合算法。该算法主要基于M S模型,网络拓扑中节点的相位增量摒弃传统萤火虫同步中的‘遇激则增’原则,通过加窗来筛选脉冲,进而实现节点相位突变;对于已同步的节点集合,采用周期最值原则,最终实现全网节点的频率和相位全同步。应用数学几何原理对该算法的同步性能进行了理论分析,最后通过仿真实验验证本方案,实验结果表明在频率异步网络中,该算法实现了全同步,符合预期分析。     

一种TH-UWB信号同步捕获算法研究

针对跳时超宽带（TH-UWB）系统,提出了一种基于特殊训练序列的同步捕获算法,该算法使用宽度为一个信息符号的滑动时间窗对接收信号依次截取,通过设计一种特殊的训练序列使得相邻两段截取信号的相关值仅与时间窗的滑动时延有关,然后利用这种滑动搜索来实现同步捕获参数的估计.这种算法能够有效地捕获密集多径信道下极窄脉冲的能量,并且降低了运算复杂度和同步捕获时间.结果表明,在训练序列长度为16、32时误码性能曲线和理想同步情况下十分接近.     

基于时间戳的无线传感器网络节点时钟同步研究

研究了节点分布具有不连续性的无线传感器网络的时钟同步问题,分析提出了一种基于时间戳的时钟同步算法,对算法的实现及性能进行了实验验证和评估.实验结果表明基于时间戳的无线传感器网络时钟同步算法可以获得毫秒级的同步精度,可以满足无线传感器网络的大多数实际应用.     

模拟延迟脉冲锁相环的简单非相关TOA估计研究

在基于平方率的能量检测脉冲超宽带通信系统中,采用了较简单的模拟脉冲锁相环实现脉冲信号的同步和到达时间( TOA)的估计.提出了利用模拟延迟锁相环(ADLL)构建一种精确度高、实现简单的TOA估计算法;并对该算法性能进行了分析.仿真验证了该方法的有效性,并解决了在非视距( NLOS)环境下的精确测距问题.     

一种DVB-S2帧同步算法的设计与实现

针对低信噪比场景下DVB-S2信号的帧同步及接收解调难题,提出了一种适用于VCM/ACM的工作模式——基于帧信息的低信噪比帧同步算法.该帧同步算法融合了DVB-S2帧内SOF段、PLSC段以及导频段的符号特性,在不同信噪比环境下的误帧率均低于对照算法.利用帧信息优化峰值搜索算法的性能,克服了基于阈值的峰值检测算法对信道衰落极为敏感的缺点,同时突破了窗函数法仅适用于CCM工作模式的弊端,并在FPGA内完整实现了对DVB-S2信号从中频输入到FEC帧输出的处理过程.     

煤矿井下超宽无线传感器网络定位技术的研究

超宽带技术作为一种新型短距离无线通信方式,其所采用的纳秒级窄脉冲具有许多传统正弦载波无法比拟的优势。基于超宽带技术本身具有的特性,将其与无线传感器网络技术相结合,可以广泛应用于煤矿井下环境,通过无线传感器网络节点定位实现安全监测。本文主要介绍了无线传感器网络节点定位基本原理和算法,提出适合煤矿井下环境的定位算法,并且在传统的测距定位方法基础上进行改进。仿真结果表明,改进的定位算法有效的提高了节点定位精度和定位性能。     

可变帧结构的PCM遥测帧同步器设计

针对传统帧同步器只能对固定帧格式的数据进行帧同步的缺点,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的帧同步方案,用户可根据实际需求通过上位机软件配置帧长、帧同步字等参数,实现对不同帧结构的PCM遥测数据进行帧同步。该方案采用了参数可调的同步容错及前后方保护机制,提高了帧同步的可靠性和稳定性。给出了帧同步方案的工作原理,以及关键技术的实现方法,在实际应用中对其同步性能进行分析,测试结果表明该方案对不同帧结构的数据均可实现帧同步。     

室内超宽带无线定位技术研究

超宽带技术由于功耗低、抗多径干扰能力强、系统复杂度低、定位精度高等优点,已经成为室内无线定位技术中极具潜力的技术。基于到达时间差(TDOA)定位技术,提出了一种基于Taylor算法和Chan算法的定位方法 ,并对三种不同算法进行了比较,完成了室内超宽带无线定位算法的仿真。在FPGA开发平台上完成了对室内超宽带无线定位系统的设计。着重介绍了基带信号的帧结构、扩频码的选择、脉冲的生成和扩频码的同步捕获。对各个模块的功能和设计原理进行了描述,通过Verilog语言对室内超宽带无线定位系统的各部分模块进行设计与仿真。     

A model of pulsed oscillator network and the perspectives of its application to the problems of information routing in wireless sensor networks

Development of performance principles of wireless sensor networks (WSN) and the methods of information routing in the networks, providing a capability of self-organized and automatic style of the WSN network work, is currently of substantial interest. The attraction of associated model of pulsed oscillator networks seems to be helpful for the design of adaptive synchronization-based information routing in the WSN. An oscillatory network model with pulsed oscillator dynamics and pulsed oscillator interaction is proposed. The initial version of information transfer in the WSN with the help of synchronization of an associated oscillatory network is discussed.     

TD-LTE自适应辅同步信号检测算法与仿真实现

介绍了TD-LTE自适应辅同步信号的检测算法。该算法采用自适应反馈的方法,对由主同步序列估计的频域信道冲激响应进行修正,通过相干检测的方法有效地提高了辅同步序列检测的成功率,并利用索引号来检测辅同步序列,极大地减小了计算复杂度。理论分析和仿真结果表明,该算法在不同的信道环境下均具有良好的性能,能够满足TD-LTE系统辅同步信号检测的性能需求。     

基于分簇的无线传感器网络时间同步算法

时间同步是无线传感器网络中一个重要支撑技术,为了提高时间同步精度,提出了一种基于分簇的无线传感器网络时间同步算法;在部署无线传感器网络的初期阶段,建立簇状拓扑结构,首先是基站与簇首节点实现同步,然后簇内实现同步,最终建立一个全网统一的时钟,在同步过程中,采用了成对节点间的同步算法,很好利用了多信道广播方式;该算法能很好地满足无线传感器网络低能耗的要求;性能分析和实验结果表明,该算法减少了同步层次,提高了同步精度。     

基于区域扩散机制的无线传感器网络时间同步算法

针对当前无线传感器网络时间同步算法无法满足物联网对于网络实时性的要求,提出了一种基于区域扩散的无线传感器网络时间同步算法。该算法分为两个阶段进行:第一阶段根据生物觅食理论(OFT),按照收益率最高的原理提出一种代言人信息选择算法(SIE)进行区域内时间同步;第二阶段根据时间偏移量最小节点选择区域代言人并在区域之间进行二次同步,同时将同步过程映射到马尔可夫链,提出基于马尔可夫链的代言人加速算法(MarSAA)。理论分析和实验证明,提出的算法具有较好的时间复杂性;并且两阶段算法可以并行进行,相对于传统算法在全网时间同步上具有非常好的性能。     

水下传感器网络时间同步和定位的联合实现方法

水下传感器网络的信号传播速度受环境参数的影响而难以确定,增加了时间同步和定位的难度.当信号传播速度未知时,提出了一种水下传感器网络的时间同步和定位联合实现方案.通过建立该问题的优化函数和模型,设计了线性最小二乘(LLS)估计、最小二乘半定规划(LS-SDP)、平方最小二乘半定规划(SLS-SDP)及平方最小二乘二阶锥规划(SLS-SOCSDP)算法,分析了各算法的计算复杂度.仿真分析表明,线性代数LLS算法计算速度快,在低噪声条件下具有较高的估计精度.凸优化的LS-SDP、SLS-SDP及SLS-SOCSDP算法对未知参数估计的稳定性较好,但计算复杂度较高.     

An efficient power control scheme and joint adaptive modulation for wireless sensor networks

This paper considers wireless sensor networks (WSNs) and quantitatively rates energy efficiency obtained by combining adaptive power/rate control with adaptive modulation scheduling. For multi-access wireless sensor networks, adaptive modulation and power control are two important means to increase spectral efficiency. An adaptive modulation with power control scheme (AM with PC) which mainly reduces power consumption to achieve energy efficiency for wireless sensor networks is proposed in this paper. Cluster head node of each link adaptively adjusts its power control level and modulation type according to the signal to noise ratio (SNR) and target bit error rate (BER). The efficiency of this approach is further illustrated via numerical comparison with the original AM with PC. Simulation results demonstrate that the proposed scheme, which alleviates to save much transmission power and maintains the target bit error rate, can significantly improve the system performance.     

无线传感器网络中一种节点负载均衡的分簇算法

无线传感器网络节点的能量有限,而分簇算法能有效解决节点能耗受限与不同节点能量开销不平衡问题。在网络路由分簇的基础上,提出了一种节点负载均衡的分簇算法。该算法对经典的分簇协议LEACH的簇头选择机制进行了改进,应用量子粒子群对簇头选取进行优化。为解决算法后期易陷入局部极小的问题,采用了基于群体适应值方差的早熟判断机制,结合模拟退火算法进行局部优化。仿真结果表明:该算法使网络节点负载更均衡,有效提高了无线传感器网络的性能。     

无线传感器网络自适应链路层FEC控制策略*

提出一种适用于无线传感器网络的自适应链路层FEC控制策略。该策略基于Kalman滤波器预测当前的网络状态,在数据链路层采用FEC控制机制,根据FEC能耗分析的自身特性自适应地调整FEC参数n,以便改善无线传感器网络的通信性能,并建立单跳无线传感器网络模型和能量模型。数学分析和仿真验证表明,该策略能够有效地提高无线传感器网络数据传输的可靠性,降低无线传感器网络的能量消耗。     

一种基于多普勒效应的水下无线传感器网络时间同步机制

时间同步是无线传感器网络的基础问题。电磁波在水下环境的传输衰损极大,为此水下无线传感器网络通常采用超声波实现信息传输。由于超声波较低的传输速率和传感器节点在水中的运动,必将导致严重的信号传输延迟。构建了一种基于多普勒效应的水下无线传感器网络时间同步机制,通过检测接收到的超声波频率变化来实现时间同步校正。基于MATLAB实现了该同步算法的仿真。实验结果显示,传感器的采样时间间隔越短,移动速度越快,在水中所处的深度越小,整个系统的同步性越高。     

免时间戳交互的无线传感网隐含节点同步参数估计算法

能效是无线传感网(Wireless sensor networks, WSNs)时间同步机制设计时需考虑的一个关键因素. 近年来, 隐含同步和免时间戳同步两种低功耗同步机制备受关注. 前者利用监听方式节省了发送同步信息所带来的能耗; 后者则通过接收端的定时响应, 无需在交互过程中传递时间戳, 减少了能量开销. 将免时间戳同步与隐含同步相结合, 能够进一步降低无线传感网同步功能实施所导致的额外能耗. 但目前免时间戳交互下的隐含节点只能估计时钟漂移, 无法估计时钟偏移. 针对该问题, 提出了一种基于最大似然估计(Maximum likelihood estimation, MLE)的免时间戳同步参数估计算法, 实现对隐含节点时钟漂移和偏移参数的联合估计, 并推导获得了对应估计器的性能界限. 仿真结果验证了所提估计器的有效性.