本文關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感網(wǎng)中基于時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼的傳輸算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)已經(jīng)在當(dāng)今社會(huì)以及生活中扮演著重要的角色。然而,由于WSN具有移動(dòng)性、斷接性、電源能力局限性等特點(diǎn),如何在節(jié)點(diǎn)資源有限的環(huán)境下,降低能耗,充分提高WSN的壽命成為WSN技術(shù)有待解決的問(wèn)題之一。壓縮感知(Compressed Sensing,CS)技術(shù)可以將信號(hào)進(jìn)行采樣壓縮,并在解碼端僅僅需要很少的數(shù)據(jù)就能夠以高概率近似的恢復(fù)出原始信息。而網(wǎng)絡(luò)編碼(Network Coding,NC)技術(shù)通過(guò)將數(shù)據(jù)在中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼傳輸,更進(jìn)一步減少了網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)資源。本文以降低WSN中節(jié)點(diǎn)的能量消耗為目的,通過(guò)分析數(shù)據(jù)之間的冗余進(jìn)行采樣壓縮,并且結(jié)合NC和CS的優(yōu)勢(shì),對(duì)WSN的節(jié)點(diǎn)節(jié)能傳輸方式進(jìn)行了深入研究,提出了基于時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法及其分簇傳輸策略。具體的研究工作包括:1.研究了一種結(jié)合壓縮感知和網(wǎng)絡(luò)編碼的時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法(STCNC)。該算法根據(jù)數(shù)據(jù)之間具有的時(shí)間和空間相關(guān)性以及WSN的廣播特性來(lái)進(jìn)一步的采樣壓縮數(shù)據(jù),并利用網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)一步的提高傳輸效率,而在接收端,壓縮感知的引入使得在大量的傳感節(jié)點(diǎn)失敗時(shí),傳感讀數(shù)依舊能高概率的重建,通過(guò)NC和CS的內(nèi)在聯(lián)系,保證了數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的可靠性。為了證明時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法的有效性,論文將STCNC策略應(yīng)用于分布式傳輸系統(tǒng),通過(guò)與ICStorage(Improved CStorage)傳輸方案和NICStorage(the NetCompress based Improved CStorage)傳輸方案進(jìn)行仿真比較,本文能夠在高概率恢復(fù)原始信號(hào)的基礎(chǔ)上,分別比CStorage傳輸方案和NICStorage傳輸方案在傳輸量上減少35.3%和3.7%,在接收量上減少30.5%和3.1%。從而減少了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能耗,延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命。2.在時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法的基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)出了一種基于時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼的分簇傳輸方案(STCNC分簇傳輸方案)。該方案將WSN中各個(gè)節(jié)點(diǎn)分成不同的傳輸簇,每個(gè)簇中均引入一個(gè)重傳緩存隊(duì)列,簇內(nèi)與簇間運(yùn)用時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣壓縮,將分簇方案與重傳緩存隊(duì)列相結(jié)合,進(jìn)一步的提高傳輸效率。通過(guò)分析該方案的總傳輸量以及消耗時(shí)隙數(shù),并且通過(guò)系統(tǒng)仿真與傳統(tǒng)的Plain-CS方案和基于CS的分簇方案作比較,驗(yàn)證了本方案在達(dá)到同樣恢復(fù)效果的情況下,消耗更少的總傳輸量以及時(shí)隙開(kāi)銷。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感網(wǎng) 時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼 數(shù)據(jù)傳輸 能量消耗
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景及意義15-16
• 1.2 無(wú)線傳感網(wǎng)的發(fā)展16-17
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 網(wǎng)絡(luò)編碼的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 壓縮感知的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文的主要研究工作及組織結(jié)構(gòu)19-21
• 1.4.1 論文的研究工作19-20
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)20-21
• 第二章 網(wǎng)絡(luò)編碼與壓縮感知理論知識(shí)21-35
• 2.1 網(wǎng)絡(luò)編碼21-26
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼基本理論21
• 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)編碼特點(diǎn)21-24
• 2.1.3 網(wǎng)絡(luò)編碼的主要應(yīng)用24-26
• 2.2 壓縮感知26-29
• 2.2.1 壓縮感知基本理論26-27
• 2.2.2 壓縮感知主要研究問(wèn)題27-29
• 2.3 WSN概述29-34
• 2.3.1 WSN節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)29-31
• 2.3.2 WSN關(guān)鍵技術(shù)及節(jié)點(diǎn)限制31-33
• 2.3.3 WSN應(yīng)用場(chǎng)景33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法研究35-49
• 3.1 傳統(tǒng)壓縮算法分析35-37
• 3.1.1 結(jié)合壓縮感知和網(wǎng)絡(luò)編碼傳輸方式35-36
• 3.1.2 數(shù)據(jù)壓縮相關(guān)性研究36-37
• 3.2 時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼算法37-43
• 3.2.1 可行性分析37-38
• 3.2.2 編碼包的設(shè)計(jì)38
• 3.2.3 系統(tǒng)模型38-39
• 3.2.4 算法思想39-42
• 3.2.5 時(shí)空互相干性42-43
• 3.3 仿真結(jié)果43-48
• 3.3.1 引言43
• 3.3.2 參數(shù)設(shè)置43-44
• 3.3.3 仿真結(jié)果與性能分析44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 基于時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼的分簇傳輸策略49-63
• 4.1 引言49-51
• 4.2 系統(tǒng)模型51-52
• 4.3 基于時(shí)空壓縮網(wǎng)絡(luò)編碼的分簇傳輸方案52-56
• 4.3.1 簇內(nèi)傳輸52-53
• 4.3.2 簇間傳輸53
• 4.3.3 飽和包緩存隊(duì)列53-54
• 4.3.4 路徑更新機(jī)制54
• 4.3.5 分簇傳輸方案54-56
• 4.4 傳輸量和時(shí)隙開(kāi)銷分析56-59
• 4.4.1 傳輸量分析56-57
• 4.4.2 時(shí)隙開(kāi)銷分析57-59
• 4.5 仿真結(jié)果59-61
• 4.5.1 性能指標(biāo)59-60
• 4.5.2 仿真結(jié)果與性能分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 總結(jié)63-64
• 5.2 下一步工作64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-71
• 作者簡(jiǎn)介71-72

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本文編號(hào)：295226