摘要：针对大规模双层无线传感器网络自移动传感器节点覆盖控制的能耗均衡问题,提出一种基于虚拟传热的重部署算法。建立了以二次熵为基础的幂律熵模型,设计传感器节点与汇聚节点之间的绝对移动方法;利用邻居节点之间幂律熵流动的平衡关系,建立熵平衡方程,采用相对熵求得相对移动中参照节点选取概率的权重,设计相对移动方法。叠加两种自移动方法,进行迭代,达到网络熵平衡。实验表明,所提算法能够高效实现能耗均衡,及时避免能量空洞,延长了网络生命周期,并提升了覆盖率。

摘要：为充分利用海洋哺乳动物和水声传感器网络(UASNs)共享的稀缺频谱资源,提出了一种生物友好的认知水声网络频谱分配(MMF-CASA)方法。将海洋哺乳动物作为主用户,传感器节点作为次级用户,设计了生物友好的认知水声网络通信机制。以次级用户系统容量最大化为目标建立效用函数,通过拉格朗日乘数法和功率控制与信道分配技术求解次级用户的发送功率与信道分配,设计了生物友好的水声网络频谱分配机制和算法。实现了主用户和次级用户信道共享,最大化了水下稀缺的频谱资源的利用率。仿真结果表明,采用生物友好的认知水声网络频谱分配方法能够避免传感器节点通信对海洋哺乳动物间通信的干扰,使网络的频带利用率和系统容量分别提高了37.4%和34.2%。

摘要：针对海洋生物与传感器节点共用水声信道、生物占用信道使传统水下路由机制失效的问题,提出了水声网络跨层认知决策机制,设计了生物友好的认知水声网络路由协议。该协议将海洋生物作为主用户,确定生物-节点干扰区域,支持信号定向发送并且采用绕路策略避免对海洋生物的干扰。实验结果表明,与经典的矢量转发路由、多跳矢量转发路由等水下路由协议相比,新协议下的数据包投递率分别提高了52.6%和22.5%,节点的能量消耗分别降低了40.4%和56.8%,端到端的延时性能有了较大改善,解决了传统路由机制中仅通过传感器节点间的优化实现最短路由路径而没有考虑生物使建立的路由路径失效的问题。

摘要：为提高稀疏信道估计性能,基于压缩感知(CS)理论,研究了正交频分复用(OFDM)系统中的导频设计问题。由于已有方法不能准确衡量采样矩阵重建性能,从而导致根据已有方法设计的导频具有较差的信道估计性能,因此提出以互相关矩阵元素的立方和为准则准确评价采样矩阵的重建性能。针对OFDM系统信道估计导频设计为离散组合优化问题,提出了一种并行完全树分组替换搜索算法用于搜索最优的导频。在算法的每次循环中,先将导频索引集合分组,再根据每一组替换的结果更新导频,提出的方法扩大了导频搜索空间,避免了导频搜索的局部最优问题。仿真结果表明,提出的评价方法相比现有方法能够准确评价采样矩阵重建性能,使用提出的准则设计的导频与现有互相关准则相比信道估计均方误差可减小约3 d B。同时,所提出的导频搜索算法具有更快的收敛速度和最优的导频搜索性能。

摘要：为了对抗衰落,提高传输的可靠性,从而提高网络吞吐量,提出了一种用于提高水下通信可靠性的协作多址接入层(MAC)协议.该协议利用物理层的信噪比信息,设计协作竞争机制、协作节点参与及调度机制.该机制既保证了网络在恶劣信道环境下的可靠通信,又能避免良好信道环境下的协作资源过度消耗.仿真实验分析了提高水下通信可靠性的协作MAC(URC-MAC)的实际性能随设计参数值的变化趋势,并与基于时隙的实地捕获多址接入协议(SFAMA)进行了比较.结果表明:URC-MAC能提高网络的吞吐量.

摘要：为了实现环境友好的通信,提高信道空间复用率进而提高网络吞吐量,提出了一种采用指向性换能器的水声传感器网络功率控制算法.设计支持指向性的邻节点发现过程,使节点获取信道信息,以归一化系统容量最大化及对邻近节点的干扰最小化为目标建立效用函数.以海洋生物发声影响阈值为限定条件,通过求解最大化效用函数的最优解对节点进行功率控制.该算法既能缓解隐藏终端和暴露终端问题,又能避免干扰海洋生物.仿真结果表明:相比于全向通信,对于不同的换能器波束宽度,本算法可使网络的能耗降低,吞吐量提高2~3倍,端到端延时降低20%~30%.

摘要：针对水上船舶用户对水下网络监测存在长延时和高费用问题,结合水声传感网特点和水上船舶常用VHF通信设备,采用嵌入式技术,提出一种面向水上船舶用户的水声传感网和水上VHF通信网的无线网关设计方案,对网关的软硬件系统进行设计。仿真结果表明,嵌入式网关实现了水声传感网和VHF通信网的互联互通,具有较高的理论与实际应用价值。