基于协作MIMO的多跳WSN动态分簇选择算法研究

为解决基于协作多输入多输出(Multi-input multi-output, MIMO)的同构无线传感器网络(Wireless sensor networks, WSN)能量节省与能耗均衡问题, 建立了多跳分布式WSN系统模型. 对协作MIMO通信中的簇间长传输距离与簇内短传输距离进行了分析, 找到与传统单输入单输出(Single-input single-output, SISO)传输相比更节省能量的距离门限. 根据分析提出了一种新的基于剩余能量与距离门限的动态分簇(Dynamic clustering based on remaining energy and distance thresholds, DCREDT)选择算法, 在节省能量的前提下, 使剩余能量较大的节点优先成为簇首, 实现了簇首与其他节点之间的能耗均衡. 最后分析了采用DCREDT选择算法进行多跳传输的总能耗, 并仿真验证了该算法的合理性与有效性.     

无线多跳网络运用MIMO技术性能研究

运用图论和矩阵表示网络拓扑,探讨了无线多跳网络分别采用MIMO（多输入多输出）技术和SISO（单输入单输出）技术时网络在鲁棒性、平均路径长度、簇的数目及最大簇中节点数等方面的性能。仿真结果显示发送功率相同的条件下采用MIMO技术时网络在以上方面的性能优于采用SISO技术时的性能。     

基于HARQ的协作与非协作传输能耗比较分析*

摘要：针对无线通信中不同协作方式的HARQ能量消耗问题,建立了协作和非协作HARQ过程的状态转移模型,分别分析了非协作传输（单用户链路）和协作传输（MIMO,MISO,SIMO及SISO）方式的平均总能量消耗。通过对传输时延和发送能量的联合优化,达到最小化平均总能量消耗的目的,并比较了协作与非协作五种传输方式的总能耗（energy consumption）。仿真结果表明,短距离传输时,非协作传输比协作传输更节能;在长距离传输时,五种传输方式的能耗由低到高的依次分别是MIMO,MISO,SIMO,SISO和非协作传输方式。     

多输入多输出变量带误差模型的最坏情况频域辨识

本文将单输入单输出(SISO)变量带误差(EIV)模型的频域最坏情况辨识方法推广应用于多输入多输出 (MIMO)情况. 类似于SISO情况, 多输入多输出变量带误差(MIMO EIV)模型的辨识模型集合由估计的系统名义模型及 其最坏情况误差界描述. 所估计的系统名义模型表征为正规右图符号, 其最坏情况误差界具有可能的更少保守性, 可利 用EIV 模型的先验信息和后验信息由v-gap度量量化得到. 因此, 这种模型集合非常适合于后期利用Vinnicombe提出 的H1回路成形法设计鲁棒控制器. 最后, 利用一数值仿真实例验证所提出辨识方法的有效性.     

空间复用MIMO系统总体资源效率测度

通过定义归一化带宽和归一化信噪比构建需求平面，提出基于带宽效率与能量需求的总体资源效率测度方法，将该方法应用于多输入多输出（Multiple-input multiple-output system，MIMO）系统，分析MIMO系统在不同收发天线数目，不同调制方式以及不同检测算法下的总体资源效率，综合上述结论得出MIMO系统比传统的单输入单输出 （Single-input single-output，SISO）系统总体资源效率高；当发射天线数目固定，MIMO系统总体资源效率随着接收天线数目的增加而增加；采用正交振幅调制（M-ary quadrature amplitude modulation ，MQAM）的总体资源效率要高于采用多进制相移键控（M-ary phase shift keying ，MPSK），而且其总体资源效率随着M的增大而提高；最大似然检测（Maximum likelihood detection ，MLD）是最优的检测算法，其总体资源效率相对较高。上述结论证实该算法的可靠性，为总体资源效率测度算法应用于其他系统以及新检测算法的构建提供了重要依据。     

大规模天线系统中基于软判决的MIMO信号检测算法

在大规模多输入多输出(MIMO)系统下,提出了一种基于软判决的改进MMSE(IMMSE)信号检测算法。在IMMSE算法中,把MMSE算法检测值作为算法的初始值并采用迭代干扰消除技术。进一步使用对数最大似然比(LLR)将检测序列进行排序,提出一种有序的IMMSE(OIMMSE),并使用软判决技术来提高算法的检测性能。在不同天线数的MIMO系统下,对IMMSE算法和OIMMSE算法进行误码率性能仿真。仿真结果表明,OIMMSE算法和IMMSE算法性能明显优于MMSE。而且提出的新算法随着天线数的增加,越来越接近单输入单输出(SISO)在加性高斯白噪声下的性能。由此可见,新算法对大规模MIMO系统是有效的。     

基于模糊控制理论的无模型自适应控制技术

美国通控集团公司于 1 998年 1月推出了基于无模型自适应 (MFA)控制技术的产品 ,但却小心保护着MFA控制技术这一机密。本文根据美国通控集团公司的介绍 ,提出了MFA控制器的特点 ,并用模糊控制理论对单输入单输出 (SISO)系统和多输入多输出 (MIMO)系统的MFA控制技术进行了探讨     

基于协作MIMO的WSNs能耗均衡路由算法

根据无线传感器网络(WSNs)能耗不均衡的特点,基于协作多输入多输出(MIMO)技术,提出了一种能耗均衡的协作路由算法—EBCR算法.算法在保证全网均匀分域的前提下,确保域首均匀分布,其次,根据预设的性噪比门限范围来确定协作节点的可选集,再综合考虑可选节点的剩余能量、信道状态和到达域首节点的距离,选择出域首节点的最优协作节点.实验结果表明:该算法较其他算法在网络生存时间,能量效率,平衡网络能耗方面都有较大改善.     

多输入多输出变量带误差模型的最坏情况频域辨识（英文）

本文将单输入单输出(SISO)变母带误差(EIV)模型的频域最坏情况辨识方法推广应用于多输入多输出(MIMO)情况.类似于SISO情况,多输入多输出变量带误差(MIMO EIV)模型的辨识模型集合由估计的系统名义模型及其最坏情况误差界描述.所估计的系统名义模型表征为正规右图符号,其最坏情况误差界具有可能的更少保守性,可利用EIV模型的先验信息和后验信息由v-gap度量量化得到.因此,这种模型集合非常适合于后期利用Vinnicombe提出的H。。回路成形法设计鲁棒控制器.最后,利用一数值仿真实例验证所提出辨识方法的有效性.     

MIMO系统的信道容量分析

本文详细推导了MIMO系统信道容量的表达式,分析了MIMO系统是如何利用多径来提高频谱利用率,并说明当天线数目很大时,信道容量随收发端最小天线数目的增大而线性增大。最后对MIMO与AWGN、SISO、SIMO的信道容量进行了仿真比较。     

无线传感器网络中的协作节点个数优化

为了提高无线传感器网络的能量效率,传感器节点采用空时编码协作和收端分集协作来传输信息.通过分析传感器节点的电路能耗和传输能耗,分别给出了两种协作方式下的网络总能耗.研究表明,对于每种协作方式,传输距离一定时,通过优化接收端协作节点的个数,可以使总能耗降低,传输距离不同时.最优的协作节点个数也不同.仿真结果显示,优化的收端分集协作总比传统的无协作方式能耗低,而当传输距离大于一个门限值时,优化后的空时编码协作优于收端分集协作.     

一种协作和中继混合的传感网寿命最大化路由算法

周期性监控、多对一数据传输是无线传感网的典型场景之一.其中存在固有的能耗不均问题,即与sink 节点距离不同的节点能耗差异大,严重缩短了网络寿命.提出了一种基于协作和中继混合传输模式的路由方法,利用协作和中继在远、近距离传输时能耗的互补性,通过调整节点采用中继模式传输的负载比例(称为中继率),均衡节点间的能耗,延长网络寿命.定量地描述了节点能耗和中继率的关系,将网络寿命最大化建模为关于中继率矢量的高阶非线性优化问题.为了求解该问题,深入分析了寿命最大化时节点间能耗的关系,得到的结论是：若以中继模式传输单比特的能耗小于sink 一跳邻节点的协作模式能耗,则寿命最大化时所有节点能耗相等;否则,寿命最大化时节点中仅满足协作模式能耗大于中继模式的部分节点能耗相等.由此将多元非线性的网络寿命最大化问题转化为关于单变量的优化问题,求得了最优中继率.利用理论分析结果设计了分布式路由算法DORRCR.仿真结果表明,该算法能够有效延长网络寿命,显著提高全网的能耗均衡性.     

LEACH无线传感器网络中增加协作传输的能耗研究

针对LEACH分簇路由协议存在簇间能耗不均的不足,利用分集增益消除多径衰落的特点,将协同通信的思想应用于无线传感器网络,解决无线传感器网络中LEACH协议下的簇间能耗不均衡问题。仿真结果证明:当节点间距离大于阈值距离时,协作传输可以有效地降低节点的能耗,从而均衡了整个网络的能耗。     

粮情监测系统传感器网络的混合路由算法

无线粮情监测系统传感器节点的立体晶格结构提供了有效的位置信息,针对LEACH协议簇内单跳能耗不均衡的问题,提出了一种O(n)复杂度的混合路由算法,该算法以网络能耗均值为阈值确定多跳节点,根据网络能耗均值和最低转发能耗选择最佳转发节点。仿真实验表明该混和路由算法降低了能耗方差,延长了网络生存时间,适用于无线粮情监测系统。     

井下无线传感器网络能量空洞问题研究

提出利用虚拟多输入多输出的思想来解决煤矿无线传感器网络的能量空洞问题,并提出了一种基于能量均衡的多跳非均匀分层分簇协议MUHC;阐述了MUHC传输模型,并分析了基于MUHC的虚拟多输入多输出系统能耗。Matlab仿真结果表明,与经典的LEACH协议及EEUC协议相比,MUHC协议能够平衡整个网络的能量,延长网络生存时间,缓解能量空洞问题。     

基于协作博弈的ZigBee能量优化路由算法

针对 ZigBee网络节点协作过程中,由于工作任务不均衡导致能耗不均问题,从带有竞价的博弈角度提出了基于协作博弈的ZigBee网络能量优化路由算法。首先建立了ZigBee路由博弈的系统模型以及能耗模型;其次,针对ZigBee网络节点建立了基于斯坦克贝格博弈的ZigBee协作博弈模型,分析了协作博弈的近似纳什均衡解,给出了优化的路由算法流程描述;最后的OPNET仿真实验表明,改进的路由算法能够在节点失效数目、能量消耗以及生存时间上得到了一定的改善。     

Grey-box state-space identification of nonlinear mechanical vibrations

The present paper deals with the identification of nonlinear mechanical vibrations. A grey-box, or semi-physical, nonlinear state-space representation is introduced, expressing the nonlinear basis functions using a limited number of measured output variables. This representation assumes that the observed nonlinearities are localised in physical space, which is a generic case in mechanics. A two-step identification procedure is derived for the grey-box model parameters, integrating nonlinear subspace initialisation and weighted least-squares optimisation. The complete procedure is applied to an electrical circuit mimicking the behaviour of a single–input, single–output (SISO) nonlinear mechanical system and to a single–input, multiple–output (SIMO) geometrically nonlinear beam structure.     

一种保障时延的簇间路由协议的节能高效研究

在无线传感器网络的簇间路由协议中,簇头单跳或者多跳通信,都会导致簇头能量消耗不均衡。为了均衡能量消耗,新的协议在LEACH-C协议基础上,引入一个有关距离的阈值,若簇头距离基站的距离小于该阈值,则进行单跳通信;若簇头距离基站的距离大于该阈值,则进行多跳通信,同时提出一种保证时延的簇间多跳路由协议（Distance and Delay Based Cluster Routing Protocol）DDCR协议。经过仿真实验,验证了该方法的可实现性,有效地降低了簇头节点的能量消耗,均衡了网络负载。