无线传感器网络中基于V-BLAST的虚拟MIMO通信研究

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无线传感器网络是一门新兴的技术,其综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,来实现对分布区域内各种环境或监测对象的信息进行协作地实时监测、感知和采集。无线传感器网络一般都部署在环境复杂的地区,传感器携带的电池难以被替换,因此一旦传感器节点的电源耗尽会直接影响到整个网络功能的实现。所以针对此种能量受限型网络,能量的有效性成了首要问题。保证传感器网络中各个节点能量的高效使用,延长整个网络的寿命,是传感器网络需要考虑的重要方面。把新一代移动通信系统的关键技术多入多出(MIMO)技术应用到传感器网络中,形成虚拟多入多出(VMIMO)的通信系统,比传统的单入单出(SISO)的通信模型具有更好的能量有效性。空时编码中的Alamouti码因其编码和译码非常简单,所以在能量受限的传感器网络得到广泛的应用。但由于Alamouti码需要在传感器的发射端进行传感器节点的联合编码合作通信过程,需要消耗一定的能量,因此更简单的基于V-BLAST虚拟MIMO传感器网络通信系统模型在能量有效性方面的优势就显现出来。本文就是在V-BLAST模型的基础上,在接收端引入了MMSE-OSIC算法,来节省整个传感器网络的能量消耗。论文的主要研究工作如下:1、回顾了无线传感器网络发展的历史,同时对整个无线传感器网络进行了介绍和概括,研究和分析了无线传感器网络的目前的研究热点与主要问题。2、在研究多入多出(MIMO)原理的基础上,对空时编码技术尤其是分层空时码及其检测算法做了深入研究。3、在研究了多入多出(MIMO)技术应用到能量受限分布广泛的无线传感器网络中,形成虚拟多入多出(VMIMO)的通信系统模型的基础上,本文采用基于V-BLAST虚拟MIMO传感器网络通信系统为模型,主要研究接收端V-BLAST处理检测过程,并在接收端引入MMSE-OSIC算法,使网络发射端的每个节点都能以更小的功率来得到QR算法,MMSE算法可以达到的输出要求,来节省发射端每个节点的发射数据的能量消耗,提高整个网络的能量利用效率。4、与传统的无线网络中的能量消耗主要集中在实际无线发射的能量消耗所不同,在能量受限的传感器网络中,电路模块的能量消耗不可忽略。本文通过对无线传感器网络中基于V-BLAST虚拟MIMO通信模型研究,在接收端引入MMSE-OSIC算法后节省发射端能量消耗的基础上,结合发射端每个节点发射数据的电路能量消耗,对整个通信过程中的能量消耗进行研究分析。通过实验仿真分析,MMSE-OSIC算法的引入有效的节省了传感器网络在整个通信过程的能量消耗,对延长网络寿命起了积极作用。
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