无线传感器网络(Wireless Sensor Network:WSN)扩展人们的信息获取的深度和广度,具有广泛的应用前景和重要的研究意义。长期以来,较低的传输可靠性一直是限制着WSN的应用范围。提高WSN传输可靠性,是WSN研究领域中亟待解决的问题,也是当前热门研究课题之一。　　 本文针对WSN中的可靠传输方法进行了研究。文章首先总结归纳了WSN协议栈各层中提高传输可靠性的现有研究成果,并分析讨论了其贡献、适用范围以及不足。　　 根据对现有研究成果的分析,本文提出了面向农田参数获取的WSN可靠传输方法,作为文章的主要研究贡献,这主要包括两个方面的内容:　　 (1)一种可靠的WSN通信协议3DP;　　 (2)一种适用于WSN的多媒体数据可靠传输方法。　　 3DP主要特点是实现了时间分集、空间分集和频率分集,保证数据多跳传输的可靠性。3DP采用了多信道技术,使用时分多址和跳频扩频技术来联合控制信道接入,以减少碰撞并提高信道的利用率；同时,3DP还结合数据链路层重传和冗余链路技术,从而实现了时域、空域和频域的三维分集。3DP的三维分集能够灵活应对WSN中出现的射频干扰和障碍物,保证数据多跳传输的可靠性。　　 3DP中的创新点之一是轻量级分布式时频信道分配算法Punch。作为一种分布式时频信道分配算法,Punch所需运算量很小,在所有节点上运行的信道分配操作都相同；并且不需要独立的信道分配时段,完全在线执行,能够在WSN自组织或自修复的同时为节点分配两跳范围内唯一的时频信道资源,从而保证无碰撞通信。　　 3DP中的另一个创新点是主动射频干扰躲避机制。与传统的基于认知思想的射频干扰躲避机制不同,3DP中的主动射频干扰躲避机制不需要额外的运算和实时交互操作,而是通过生成和使用具有特定时频二维距离的跳频序列,利用时间分集和频率分集绕开射频干扰。　　 此外,文中强调了准确可靠的时间同步对实现可靠传输的重要意义,针对农田WSN特殊的应用环境,提出自激励时间同步机制和分离校验机制,保证3DP时间同步准确可靠。其中,自激励时间同步机制可以克服时钟偏移积累所导致的链路失效；而分离校验机制则可以避免由错误时间同步信息造成的失去同步。　　 通过将以上技术有机整合,3DP能够实现无碰撞传输,并可以灵活应对射频干扰和障碍物。根据实物测试床的测试结果,当采样周期为128秒时,3DP在射频干扰环境中平均射频占空比为0.85％,同时端到端多跳传输成功率达到了99.61％。　　 本文另一个主要的研究贡献是一种适用于WSN的多媒体数据可靠传输方法,其中的主要创新是提出了一种跨层的前向差错控制方案--联合信源信道迭代喷泉码。联合信源信道迭代喷泉码是基于迭代技术和喷泉码思想设计,综合利用物理层、传输层和应用层的前向纠错技术,能够为变长编码的多媒体数据提供强力的随机差错保护,并可以应对多跳传输中的分组丢失。　　 联合信源信道迭代喷泉码中提出了一种变长编码序列的新型格形图表示方法,并得到了相应的软输入软输出后验概率变长译码算法。与传统的软输入软输出变长译码算法相比,这种算法具有运算复杂度低,所需存储空间少的特点。　　 基于此变长译码算法,文中设计了适用于WSN的联合信源信道迭代译码器,同时还将外信息修正技术引入到了联合信源信道迭代译码领域,并提出了利用EXIT图来获得最优常数量化因子的方法。这项技术可以在只增加少量译码运算复杂度的前提下显著改善联合信源信道迭代译码器的差错控制性能。　　 最后,文章通过综合利用物理层、传输层和应用层的前向差错控制技术,实现了基于联合信源信道迭代喷泉码的跨层前向差错控制方案。该跨层差错控制方案不但能为WSN中变长编码的多媒体数据提供强力的差错保护,同时还能够应对多跳传输中的分组丢失。　　 仿真测试结果显示,经过10次迭代,实现符号错误率低达10-4时,文中的联合信源信道译码方案相对于传统的分离译码方案获得了3.2dB的增益。而联合信源信道迭代喷泉码,当其冗余分组率为0.5时,可以在比特错误率为10％且有10％分组丢失率的恶劣传输环境下实现高达>99％块传输可靠性。