项目名称: 基于协作频谱感知的水声传感器网络链路接入跨层设计关键技术研究

项目编号: No.61301098

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 王德清

作者单位: 厦门大学

项目金额: 26万元

中文摘要: 随着世界各国海洋开发步伐的加快,用于海洋环境监测的水声传感器网络受到了广泛的关注,链路接入是其中的研究热点和难点,面临能量受限、干扰受限、带宽受限以及传播延时长等问题,如何设计高效、可靠以及满足能耗有效性的链路接入协议成为建立水声传感器网络过程中所必须面对的挑战。本课题采用跨层设计思路,基于无线认知网络的频谱感知理论,联合设计物理层传输方案和链路接入协议。基于能耗有效性考虑,建立了分簇双层的水声传感器网路链路接入协议结构,并在簇内使用非连续子信道映射的OFDM调制方案,簇间基于"时间-频谱块"概念设计跳频传输方案;联合协作技术和压缩感知方法,感知"空闲时间-频谱块"资源;对干扰图进行建模,将信道分配问题等价为着色问题,采用启发式方法求解次优结果。最后通过建立协议验证平台对研究方案进行验证,在实际海试中评估系统性能。

中文关键词: 链路接入;正交频分复用;时频编码;压缩感知;水声传感器网络

英文摘要: With the accelerated pace of the world ocean development, underwater acoustic sensor networks for marine environmental monitoring has been widespread concern. Media access is one of the hot and difficult because of limited energy , interference-limited , bandwidth-constrained , and long propagation delay and other issues. How to design a media access protocol with efficient , reliable , and energy-efficiency is a challenge you must face in the process of establishing underwater acoustic sensor network. The project jointly design physical layer transmission scheme and media access protocol based on cross-layer idea and spectrum sensing. With the consider of energy efficiency,a cluster and double layer structure for underwater acoustic sensor network media access protocol has been established, a kind of OFDM modulation scheme with non-continuous subchannel mapped is used within the cluster and a kind of hopping frequency transmission scheme with the concept of time - spectrum block inter cluster. Joining collaboration technology and compressed sensing methods, idle time - spectrum block resources are awared. Through modeling the interference graph,channel allocation problem is equivalent to coloring problem and get sub optimal results by heuristic method. Finally, the research program is verify by a protocol ver

英文关键词: Media Access Control (MAC);Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM);Time Frequency Shift Keying (TFSK);Compressed Sensing;underwater acoustic sensor networks (UASNs)

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