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无线AdHoc和传感器网络作为新一代无线通信网络,其许多优良特性为它在民用和军事通信领域占据了一席之地。无线AdHoc和传感器网络的复杂无线信道、分布式特征使其面临着许多理论和关键技术问题,有些问题只是处于初始阶段,亟待研究。本文研究了无线AdHoc&传感器网络若干理论与关键技术。研究内容包括基于信息事件冲突图理论的AdHoc网络传输容量和网络性能;层状分簇型无线AdHoc网络的路由算法、定位、吞吐量、簇间传输容量的上下界问题:基于协作分集技术的无线AdHoc网络吞吐量、基于节能的无线传感器网络通信机制和网络吞吐量性能:基于非相干检测的传感器网络吞吐量以及网络定位系统;基于概率图理论的无线传感器网络覆盖性与选路策略,以及具有强连通鲁棒性的传感器网络构造算法。
无线AdHoc网络节点间的并发信息传送所造成的节点间相互干扰是影响网络传输性能的主要因素之一。本文首先从无线AdHoc网络节点问的信息流量角度研究了无线AdHoc网络的传输容量和网络性能,以节点间信息事件冲突图为理论工具研究了节点间干扰对传输容量和网络性能的影响,从理论上证明了节点间信息流成功传输的一个充分条件,并给出了节点间信息流量的一个拟合方程。
提出了层状分簇型AdHoc网络的路由算法、定位算法并研究了其吞吐量性能。从信息理论角度严格论证了无线移动AdHoc网络的簇间传输容量的上下界,给出了该界的具体表达式。对于叠交型AdHoc网络,推导出了其吞吐量上界,该上界随着用户节点的不断增多而趋于零。
对基于协作分集技术的AdHoc网络吞吐量问题进行了深入研究,建立了协作分集模型,推导出了在该模型下AdHoc网络的吞吐量具体表达式,这不仅从理论上证明了协作分集技术可以提高AdHoc网络的吞吐量性能,还为进一步讨论协作选择策略等技术方案在AdHoc网络中的应用效果提供理论上的判断依据。
针对无线传感器网络的功率控制重要性,提出了一个节能的无线传感器网络通信机制,并在该机制下,从理论上推导出了能量约束下的网络最大可达吞吐量。并指出吞吐量性能和网络中继节点跳数之间的权衡问题,推导出能耗最小的中继节点跳数的数学表达式。设计了一个传感器网络定位系统,并将非相干信号检测技术应用于UWB无线传感器网络,通过仿真表明可以提高其吞吐量性能。
针对无线传感器网络中节点的传感半径、节点数据传输半径与连通覆盖性之间的内在联系问题,基于几何概率理论,推导出了一个节点传感半径的数学刻画。另外,还分析了无线传感器网络的连通覆盖问题,推导出了一个节点苏醒概率不等式,其可作为网络连通性不受到破坏的判断尺度和临界门限。在满足无线传感器网络连通必要性的前提下,基于图论模型,提出了一个无线传感器网络的选路策略并和已有策略作了比较分析,在一定的条件下,本文策略更优。此外还设计了一个具有强连通鲁棒性的传感器网络构造算法并进行了仿真分析,该算法不仅具备WSN所要求的鲁棒性、抗毁性,而且也兼顾到传感器节点能量保护和网络功率控制,有着较好的应用前景。
最后是全文的总结,并指出有待于进一步研究的方向。