基于长延时信道的水下传感器网络中继选择及功率分配优化算法.pdf

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1、JournalofComputerApplicationsISSNloo1．90812014．07．1O计算机应用，2014，34(7)：1951—1955C0DENJYIIDUhttp：／／www．joca．cn文章编号：1001．9081(2014)07．1951—05doi：10．11772／j．issn．1001-9081．2014．07．1951基于长延时信道的水下传感器网络中继选择及功率分配优化算法刘自鑫，金志刚，苏毅珊，李云(天津大学电子信息工程学院，天津300072)(通信作者电子邮箱suyishantj@hotmm1．com)摘要：针对水

2、下传感器网络(UWSN)中水声信道衰落特性随时间一空间一频率随机变化的特点，在此提出利用中继协作网络获得分集增益从而提高水下网络通信质量的水下协作网络模型。基于该协作模型，提出了一种基于信道增益和信号延时双指标最佳中继评价标准，并提出了基于该标准的最佳中继选择算法与基于最小误比特率准则的功率分配算法。仿真结果表明，相比于传统最佳中继选择算法，传输延时降低约16．7％；相对于等功率分配，该算法在典型场景下使误比特率降低1．81dB。关键词：水下传感器网络；协作；延时；中继选择；功率分配中图分类号：TP393文献标志码：ARelayselectionandpo

3、werallocationoptimizationalgorithmbasedonlong．delaychannelinunderwaterwirelesssensornetworksLIUZixin，JINZhigang，SUYishan，LIYun(SchoolofElectronicInformationEngineering，TianfinUniversity,Tianjin300072，China)Abstract：InordertodealwiththechannelfadinginUnderwaterWirelessSensorNetwork

4、s(UWSN)changingrandomlyintime—space—frequencydomain，underwatercooperativecommunicationmodelwithrelayswasproposedinthispapertoimprovereliabilityandobtaindiversitygainofthecommunicationsystem．Basedonthenewmodel，arelayselectionalgorithmforUWSNwasproposed．Thenewrelayselectionalgorithm

5、usednewevaluationcriteriatoselectthebestrelaynodebyconsideringtwoindicators：channelgainandlongdelay．Withtheselectedrelaynode，sourcenodeandrelaynodescouldadjusttheirsendingpowerbythepowerallocationalgorithmwhichwasbasedontheprincipleofminimizingthebiterrorrate．Inatypicalscenario，by

6、comparingwiththetraditionalrelayselectingalgorithmandequalpowerallocationalgorithm，thenewalgorithmreducesthedelayby16．7％andlowersbiterrorrateby1．81dB．Keywords：UnderwaterWirelessSensorNetwork(UWSN)；cooperation；delay；relayselection；powerallocation文献[4]中基于信道容量增益，文献[5]提出的基于瞬时信道0引言信息等；

7、基于效用函数的中继节点选择算法，如文献[6]提出水下传感器网络(UnderwaterWirelessSensorNetwork，三种中继选择方法：最大总效用、最小效用最大化和最大乘积UWSN)近年来在海洋数据搜集、污染控制、离岸勘探、灾难预效用；基于协作区域的中继节点选择算法，如文献[7]中基于防、辅助导航和战术观察⋯等方面的应用越来越广泛，由于成对差错概率等。虽然中继选择算法在陆地无线通信中已有电磁波在水下的快衰落特性，所以声波是迄今为止发现的最很多应用，但是因为水下环境的特殊性和复杂性，需要在原有适宜在水下远距离传播的能量形式。水声信道特性参数随着技术

8、中考虑并加入水下环境特殊性因素。由于声波在水中的时一空一频的变化而