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无线传感器网络是由大量传感器节点通过自组织方式构成的网络,它可以实现数据的采集、处理和传输,是信息技术中的一个新的领域,在国家安全、环境监测、医疗卫生、反恐抗灾等领域均有着非常广阔的应用前景。其发展和应用,将会给人类的生活和生产带来深远的影响。
无线传感器网络部署的环境一般都比较复杂,不易对传感器节点的电池进行更换,因此传感器节点的能量耗尽会直接影响到整个网络的功能。所以针对这种能量受限型网络,节省能耗以延长网络生命期是需要考虑的重要方面。把无线通信领域的重要技术多入多出(MIMO)技术应用到无线传感器网络中,形成协作式MIMO通信系统,比传统的单入单出(SISO)通信系统节省更多的传输能量。因此协同无线传感器网络中的功率分配方案的研究具有广阔的应用前景。
本文首先介绍了无线传感器网络的基本知识,然后阐述了功率分配对系统的影响以及典型算法。为了减少能耗,研究了一种基于分簇的无线传感器网络功率分配方案,将簇内和簇间传输的能量分开,针对不同的信道状况,改变功率的分配来控制分集规模和系统能耗,仿真结果表明该方案能够极大地提高能量效率。另外,由于现有的功率分配方案中均没有考虑通信数据间的相关性,所以引入数据融合技术,研究了考虑发送天线数目、接收天线数目、星座图大小的联合优化功率分配方案,并对能耗进行了分析。仿真结果表明引入数据融合的联合功率分配方案比没有考虑数据融合的方案的能耗更少,并且能够平衡各个簇之间的能耗。