题目：无线传感网中分布式协作通信方法的研究

无线传感网综合了微型传感器、分布式信号处理、无线通信网络和嵌入式计算等多种先进信息技术，为人们提供了一种革命性地观察、理解和控制环境的途径。 协作通信是一种提高通信质量和降低能耗的有效技术。 无线传感网中节点规模大、成本低和资源极其有限的特点，使得协作通信时进行正交信道划分和节点间信号级同步非常困难。本文针对无线传感网中远距传输和非中心估计的应用，研究可分布式实现的协作方法、协作分集中的训练序列设计、以及非正交信道对非中心估计性能的影响。 本文研究了一种无需网络同步和正交信道、在物理层进行协作分集完成无线传感网中远距传输的方法，提出了可实现的信令和远程接收算法，分析了等效网络多径信道特性和远程接收机能够获得的分集增益；推导了在白高斯信道和瑞利衰落信道中当解码转发存在误差传播时远程目的节点的误码率及分集指数；分析了增加网络节点的跳数和分支数对性能的影响；在同时考虑节点的发射能耗和电路能耗的情况下，分析了协作方法的能量有效性，分别得出了协作分集相对于直接发送和传统发射分集更节省能耗时的相对位置门限；分析了信道估计误差对协作分集性能的影响。 针对无线传感网中包能量受限的特点，本文研究了协作分集系统中当目的节点对转发信号进行最优合并时训练序列长度的最优设计问题。在给定瞬时信道系数时，以合并输出信噪比最大为准则，设计了白高斯信道中解码转发和放大转发的最优训练序列长度，得到了优化设计训练序列长度的信噪比增益，分析了其与接收信噪比、数据域长度的关系；在瑞利平坦块衰落信道中，分别提出了以平均输出信噪比的下界最大为优化准则的方法和对给定瞬时信道时得到的最优训练序列长度求均方根的方法；在节点随机分布的网络中分析了最优训练序列长度的鲁棒性。 为了降低非中心估计中的上层协议开销和能量消耗，本文研究了采用随机接入协议时非中心估计的性能。通过比较发现，当采用低占空比信令和随机接入协议时，非中心估计的均方误差与采用正交信道时差别并不大，且增加节点数目可进一步改善性能；通过控制占空比和最大随机延时，可在估计性能和实现复杂度之间进行灵活的折衷。