水下无线传感器网络协作通信技术研究

摘要

水下无线传感器网络随着其在海洋数据收集、地质灾害监测、军事安全等方面的应用而愈发受到重视。水下环境复杂多变，信道条件恶劣，为了有效对抗信道衰落并提高通信系统容量，在水下无线传感器网络中应用协作通信技术十分有必要。在协作通信系统中有两个关键问题需要解决，一是中继节点的选择，二是功率的分配，本文主要针对这两个问题进行研究。
　　本文基于长延时特性提出一种新的适于在水下环境中应用的最佳中继节点选择标准，即综合考虑信道条件和传输延时两个因素，构建综合评价指标来评估中继节点的优劣，从中选出最佳中继节点，之后基于信道条件进行功率分配。本文还研究了基于博弈论的协作通信系统，参照Stackelberg博弈理论，设定源节点为买家，中继节点为卖家，双方需要通过博弈过程决定中继节点的功率价格和源节点从中继节点处购买多少功率。本文对源节点和中继节点构建效用函数，以效用函数最大化为原则，求解最佳中继节点功率值和最佳中继节点功率价格。
　　本文利用Matlab工具进行仿真，结果显示，基于综合标准的中继节点选择方法能选出综合性能最好的节点，本文的功率分配算法与等功率分配相比可有效降低误比特率，提高网络整体性能，而基于博弈论的协作通信也具有可行性。总体来说，算法性能达到了预期要求。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2水下无线传感器网络发展现状

1.3水下无线传感器网络面临的挑战

1.4论文的主要内容及结构安排

第二章 基于博弈论的协作通信研究概述

2.1协作通信基本概念及研究现状

2.2协作通信模式

2.3协作通信关键技术问题

2.4博弈论理论和研究现状

2.5博弈论分类

2.6博弈论在协作通信中的应用

2.7本章小结

第三章 水下传感器网络协作通信中继选择和功率分配

3.1中继协作通信的优势

3.2水下传感器网络中改进的最佳中继节点选择算法

3.3源节点和中继节点的功率分配算法

3.4本章小结

第四章 基于Stackelberg博弈的UWSN协作通信技术

4.1基于Stackelberg博弈的协作通信算法

4.2基于Stackelberg博弈的协作通信算法分析

4.3实验结果与分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2目标展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢