虛擬MIMO技術套用於無線感測網的關鍵理論和技術研究

《虛擬MIMO技術套用於無線感測網的關鍵理論和技術研究》是依託杭州電子科技大學，由仇建擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：虛擬MIMO技術套用於無線感測網的關鍵理論和技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：仇建
• 依託單位：杭州電子科技大學

項目摘要

能量受限、傳輸效率低下問題，是制約無線感測網大規模複雜環境部署及其未來發展的關鍵問題，MIMO技術的發展使長距離、低功耗、高時效信息傳輸成為可能。本課題針對MIMO技術套用於實際規模型無線感測網中的關鍵理論，研究協作式虛擬MIMO的信道容量、能耗特性的基礎理論，基於場景、部署、數據特性的虛擬MIMO實施策略和具體協定算法，以及MIMO感測網系統的最佳化設計三方面，並解決不同感測網性能模型下的MIMO策略和實施參數選擇問題。在理論研究基礎上，構建較大規模的無線感測網測試床進行實驗驗證。其理論成果將為MIMO技術在無線感測網中的實際套用奠定基礎，並為規模型無線感測網可持續可靠工作提供有意義的科學探索。

結題摘要

針對無線感測器網路能量受限的問題，本項目提出採用虛擬MIMO技術實現長距離、低功耗、高時效性的信息傳輸。針對虛擬MIMO技術在實際規模性無線感測網中的關鍵理論和技術問題，本項目開展了協作式虛擬MIMO技術的基礎理論研究，提出了基礎實施策略和具體協定算法；同時也開展了虛擬MIMO技術在規模性感測網中部署的套用基礎研究，解決了一系列相關方法問題。 提出了可持續擴展的無線鏈路規劃方案，設計了降低MIMO系統的鏈路規劃開銷的方法，有效地解決了網路規模擴大帶來的網路傳輸性能衰減問題；對MIMO技術在不同類型和部署狀況的無線感測網上的理論性能進行分析，提出了基於網路狀態的輸入輸出天線對數自適應方案，確定了虛擬MIMO的主幹節點選擇方案；針對分簇式虛擬MIMO技術在感測網上的傳輸規劃問題，提出了基於簇頭輪換的節能路由和MAC協定，大大降低了控制信號通信的總量，節省了系統的維護功耗；為將上述協定部署到實際無線感測網中，研究了組網的具體問題，提出了快速實現鄰居節點發現和通訊線路建立的網路配置方案；為獲得網路的全局部署情況和節點相互位置關係，提出了稀疏信標節點條件下基於MDS的節點自定位方法；為降低網路規模擴大導致的誤差累積問題和信標節點增加的成本問題，又提出了定位信標節點的最佳化選擇方案。為實現上述方案的驗證，擴建了測試床，將測試床從平面擴展到了三維，並將部分測試從室內轉移到室外，自行研製了具有MIMO通信能力的骨幹節點。 通過本項目的研究，積累了虛擬MIMO技術套用到無線感測網的相關領域技術力量，培養了一支通信基礎理論和感測網套用研究的科研團隊。本項目的成果將為感測器網路進一步解決能耗制約問題提出有效的理論和技術支撐。