无线传感器网络中高能效协同传输理论与方法研究

协同传输因容许网络中节点机会地共享彼此的资源，能够获得分集增益和能效增益，而成为提高无线传感器网络性能的新途径。由于目前还缺少完善的理论来有效指导其协同传输方案设计，严重制约了协同传输技术在无线传感器网络中的应用。本项目将用非均衡信息理论建立能量约束下的广义多输入多输出模型，为不同协同传输方式的网络性能分析提供统一的理论基础，在并基于此寻求优化的协同分布式信号处理算法和协同传输方案；综合考虑协同分集增益和协同带来的干扰影响，建立"复式"博弈模型，优化设计中继选择算法和协同传输策略；采用"预约"机会协同机制，设计高能效的分布式MAC协议；根据协同分簇无线传感器网络结构特点，将协同网络编码和分布式空时分组码相结合，设计一种协同混合编码策略，有效地实现网络吞吐量和能耗间的折衷。本项目将深入研究无线传感器网络中的协同传输理论和方法，为提高无线传感器网络性能提供有效的解决方案。

协同传输容许网络中的节点机会地共享彼此的资源，能够获得显著的容量增益、分集增益和能效增益，成为提升无线传感器网络性能的新途径。然而，由于应用场景、网络类型和信道模型的多种多样，如何通过协同传输来提升无线传感器网络的性能并将协同传输实际应用于无线传感器网络还是一个开放的课题，其中尚存在很多值得进一步研究的课题。. 项目着眼协同传输来提升无线传感器网络的能效性能。考虑到一个通信系统的性能分析，对于指导该系统的设计具有非常重要的意义，我们首先运用非均衡信息论等理论，分析了不同应用场景、不同网络类型以及不同信道模型下无线传感器网络的能效性能，包括系统的能量效率度量以及能量效率与其他性能指标的折衷；在此基础上，围绕高能效这一终极目标，我们通过设计高能效、低复杂度的资源分配、信号处理、跨层优化和网络编码算法来进行协同传输方案的优化；鉴于上述的性能分析、资源分配、信号处理、跨层优化和网络编码都需要一定的信道状态信息，而基于协同传输的无线传感器网络中的信道估计与传统的点对点通信又有很大的差异，我们又着力研究了无线传感器网络中的信道估计技术。. 通过项目的开展，我们在无线传感器网络的性能分析、资源分配、信号处理、跨层优化、网络编码和信道估计等方面均取得了丰硕的研究成果，这些研究成果得到了国内外同行的广泛认可。经过三年的课题研究，课题组在《IEEE Transactions on Wireless Communications》、《IEEE Transactions on Vehicular Technology》等国内外期刊上发表50篇论文，在Globecom等国际国内会议上发表48篇论文；申请国家发明专利12项，获得授权6项；向标准化组织提交提案3项。项目执行期间，组织主办了10次相关学术讲座，组织人员参加了12个国内外重要的学术会议；培养了博士研究生5名，硕士研究生7名，其中1名博士研究生的学位论文被评为江苏省优秀博士学位论文，1名硕士研究生的学位论文被评为江苏省优秀硕士学位论文和全军优秀硕士学位论文，1名硕士研究生的学位论文被评为校级优秀硕士学位论文。. 项目所取得的研究成果在理论上有效解决了无线传感器网络中高能效协同传输所面临的性能分析、资源分配、信号处理、跨层优化和信道估计等问题，为协同传输在无线传感器网络中的实际应用提供了有价值的解决方