分布式信号检测在无线传感网络及环境背反射中的研究

摘要

随着传感器节点变得体积更小,成本更低并且更加智能化,无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Network)得到了更加广泛的应用,如远程环境监控及目标定位等。但同时由于节点可利用的通信资源都十分有限,对原始观测数据进行传输代价就会较高。
　　另一方面,环境背反射技术由于其不需要电源就能实现通信,也受到了广泛关注。不过,一个关键问题是如何去判断发送方是否反射了信号。
　　本文研究了在无线传感器网络及环境背反射通信中的分布式信号检测的现有算法,并在此基础上提出了无线传感器网络中基于1比特量化的GLRT检测算法,以及环境背反射通信中基于放大转发中继和本地LRT的分布式检测算法。
　　针对无线传感器网络,本文根据其有限的带宽及能量,提出了一种在传感器节点处进行一比特量化的算法。每个传感器节点将原始数据量化为一个二元数据,再将该数据传输到融合中心进行最终的全局判决。我们给出了GLRT检测器以及最优量化器的设计。并在理想和非理想信道两种情况下,分析了检测器的渐进性能。理论分析表明我们提出的基于1比特量化的GLRT算法,只需将传感器数量增加为透视检测器的2倍,就能够达到相同的检测性能。最后通过MATLAB仿真,验证了理论分析的结果,并阐明了提出算法的性能。
　　针对环境背反射通信,本文对其需要解决的判断发送方是否反射信号的问题,根据统计判决的思想,将其转化为了一个二元假设判定问题。在此基础上,提出了基于放大转发中继和本地LRT的两种分布式检测算法,并分析了检测器的性能。通过MATLAB仿真,验证了理论分析的结果,并可以看到通过增加接收端的数量,能够提高检测的性能。

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表目录

缩略词表

主要符号表

第一章 绪论

1.1 本文研究背景

1.2 本文研究内容及意义

1.3 本文结构安排

第二章 分布式信号检测算法研究现状

2.1 信号检测基本理论

2.2 分布式信号检测在WSN中的研究现状

2.3 环境背反射中信号检测技术研究现状

2.4 本章小结

第三章 基于1比特量化的分布式检测算法

3.1 问题模型

3.2 广义似然比检测器设计

3.3 最优量化器设计及渐进性能分析

3.4 非理想信道下的基于量化的GLRT检测

3.5 仿真结果

3.6 本章小结

第四章 环境背反射通信中的分布式信号检测算法

4.1 问题模型

4.2 基于放大转发中继的分布式反射信号检测算法

4.3 基于本地LRT的分布式反射信号检测算法

4.4 仿真结果

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果