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第1章 无线传感器网络的认知研究导论 1

1.1 概述 1

1.1.1 应用层需求 2

1.1.2 物理层的约束和需求 3

1.1.3 网络状态传感器 3

1.2 相关工作 4

1.2.1 知识平面和认知网络 4

1.2.2 用于传感器网络的认知技术 6

1.3 认知无线传感器网络的通用架构 9

1.3.1 ZigBee协议栈 11

1.3.2 网络状态传感器 11

1.3.3 物理层的输入 12

1.3.4 变化监测引擎 12

1.3.5 知识库 12

1.3.6 认知决策引擎 12

1.3.7 优化引擎 13

1.3.8 认知要素之间的相互作用 14

1.4 结论 15

参考文献 16

第2章 认知无线电网络和动态频谱接入 18

2.1 概述 18

2.1.1 认知无线电的历史 18

2.1.2 MIMO和协同分集技术 19

2.2 频谱感知 20

2.2.1 频谱感知的挑战 22

2.2.2 频谱感知方法 23

2.3 协同感知 26

2.3.1 窄带协同感知 27

2.3.2 宽带协同感知 29

2.4 动态频谱接入 30

2.4.1 频谱接入的MIMO系统 31

2.4.2 协同频谱接入 33

2.5 结论 35

参考文献 35

第3章 自适应调制、自适应功率分配和自适应媒介访问 39

3.1 概述 39

3.2 系统模型 40

3.2.1 信源和信宿 40

3.2.2 发射机 40

3.2.3 接收机 41

3.2.4 无线信道 41

3.2.5 对数正态分布阴影信道模型 41

3.2.6 莱斯衰落信道模型 41

3.3 自适应传输和反馈通信系统 42

3.3.1 概述 42

3.3.2 自适应系统设计 42

3.3.3 链路自适应 43

3.3.4 能量受限网络的链路自适应 43

3.3.5 自适应技术 44

3.4 多跳中继网络和能量约束网络分析 47

3.4.1 采用自适应技术的能耗 47

3.4.2 单跳离散速率连续功率自适应 48

3.4.3 多跳中继网络 49

3.4.4 MAC层的自适应调制和自适应睡眠 51

3.5 仿真实例和图解 55

3.5.1 仿真目标 55

3.5.2 能量优化 56

3.5.3 功率控制自适应策略 65

3.5.4 双链路中继网络自适应 67

3.5.5 商用WSN节点的性能 70

3.6 结论 73

参考文献 74

第4章 无线多跳网络QoS路由的跨层研究 78

4.1 概述 78

4.2 设计挑战与注意事项 79

4.2.1 QoS指标 80

4.2.2 设计挑战 80

4.2.3 网络资源和性能指标 81

4.3 多跳网络QoS路由协议的分类 82

4.3.1 MANET中的QoS路由 82

4.3.2 WMN中的QoS路由 87

4.3.3 VANET中的QoS路由 89

4.3.4 WSN中的QoS路由 93

4.3.5 不同网络路由设计的局限性 96

4.4 QoS路由协议比较 97

4.5 面临的挑战与未来的发展方向 99

4.6 结论 101

参考文献 101

第5章 认知分集路由 105

5.1 无线传感器路由协议综述 105

5.1.1 无线传感器网络协议 105

5.1.2 能量感知协议 108

5.1.3 分集协议 110

5.1.4 认知协议 111

5.2 系统模型 112

5.2.1 传播模型 112

5.2.2 网络生命周期 113

5.3 认知分集路由协议 114

5.3.1 认知分集路由方法 114

5.3.2 基于OPNET Modeler 15.0的实现 117

5.3.3 认知分集路由代码 118

5.4 优先节点选择 122

5.5 性能评估 123

5.5.1 网格部署 124

5.5.2 强制路径部署 130

5.5.3 随机部署 132

5.5.4 节点密度与伸缩性 133

5.5.5 优化 138

5.5.6 关注信道参数 138

5.6 结论 144

参考文献 145

第6章 基于加权认知图的认知功能 148

6.1 概述 148

6.2 相关工作 148

6.3 加权认知图的基本原理 149

6.4 设计WCM完成无线传感器网络中的认知功能 151

6.4.1 设计针对发送功率、数据速率和占空比适应率的WCM 153

6.4.2 设计能保障连通性和覆盖率的WCM 155

6.4.3 设计具有拥塞控制功能的WCM 157

6.4.4 端到端的目标和整个WCM 159

6.5 仿真结果 160

6.5.1 基于随机均匀拓扑结构的评估 161

6.5.2 使用瓶颈路径进行评估 164

6.5.3 系统的复杂性 166

6.6 结论 167

参考文献 168

第7章 基于GPS/INS无线传感器网络的硬件结构 169

7.1 概述 169

7.2 硬件实现 171

7.2.1 GPS和惯性导航数据采集 171

7.2.2 导航数据处理 172

7.2.3 功率管理 172

7.2.4 无线电收发器 173

7.2.5 电源 174

7.3 系统软件设计 174

7.3.1 系统初始化 174

7.3.2 系统能量管理 176

7.3.3 DSP存储器分配 177

7.3.4 ZigBee节点软件设计 177

7.4 测试结果 180

7.4.1 设备安装 180

7.4.2 实时性能分析 181

7.4.3 随机错误模拟 182

7.4.4 开放现场测试 184

7.5 结论 188

参考文献 188

附录 缩略语 191