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题目:无线传感器网络中分布式估计问题研究

关键词:无线传感器网络,协作通信,分布式估计

  摘要



       本论文就无线传感器网络背景下的分布式估计问题展开研究。在分布式估计系统中,多个节点对某一未知信源进行独立观测,通过无线信道将观测信息传输至融合中心,后者将接收到的信号进行信息处理,实现信息融合,并获得最终的估计值。在此过程中,信道随机衰落是制约节点信息传输质量的重要因素,会给估计误差等性能带来不利影响。协作通信技术利用多个节点共享天线,提供分集增益,从而有效对抗信道衰落。将协作通信技术应用到分布式估计系统中,可望降低系统估计误差。

      本论文尝试利用协作通信技术对抗分布式估计系统中的信道衰落,提高估计性能。主要工作如下:

      首先,提出了基于协作通信的分布式估计机制。该机制选择具有最佳信道质量的节点作为中继节点,采用放大转发模式帮助其他节点传输数据,从而对抗信道衰落。对所提机制进行了描述与数学建模。

      其次,优化了传感器节点的传输功率分配,以最小化系统的均方误差。在考虑功率限制以及最大开通节点数目限制的基础上,提出了最优和次优两种求解方法,后者在运算量上较前者有显著降低,同时性能与前者较为接近。

      最后,对系统性能进行了分析。采用理论方法证明,对于所提机制而言,在使用较少节点的前提下,系统仍能实现完全估计分集。仿真结果显示,与采用非协作传输方式的传统机制相比较,基于协作的机制可以在消耗较少时隙资源的情况下获得更优性能;可以显著降低系统的中断概率;通过对于节点功率分配情况的分析,发现基于协作的机制可以通过协作传输以及中继节点的选择来有效均衡网络中的功率分配。