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基于球不变过程的信道衰落模型性能分析及误差研究

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基于球不变过程的信道衰落模型性能分析及误差研究

作者：王茜北京交通大学

学位级别：硕士

随着无线衰落信道模型的不断提出,如何在统一归类的基础上进行系统化的数学分析成为了难点,球不变随机过程(Spherically Invariant Random Process,SIRP)很好地为该分析提供了理论工具。SIRP是一般化的高斯过程,继承了高斯过程易于处理... 详细信息

随着无线衰落信道模型的不断提出,如何在统一归类的基础上进行系统化的数学分析成为了难点,球不变随机过程(Spherically Invariant Random Process,SIRP)很好地为该分析提供了理论工具。SIRP是一般化的高斯过程,继承了高斯过程易于处理、线性闭合等诸多优良性质。且已有理论证明,现有的大多数衰落模型均可归类为SIRP。本文主要关注了基于SIRP的无线信道衰落模型,对其参数化特性和系统可靠性进行了讨论,并进一步研究了 SIRP下的系统误差。论文的主要工作包括以下几点:(1)阐述了如何通过梅林变换和H函数对SIRP的参数进行求解,并重点关注小尺度衰落情形,从广义Gamma分布入手,选取了 Nakagami-m和Weibull这两种具有代表性的小尺度衰落信道作为研究对象,分析了在非视距场景下,两种信道中特征变量V的相关特性;(2)依据无线系统性能的统一数学表示,选取误比特率和中断概率作为评价可靠性的主要指标,推导了两者在非视距(Not Line of Sight,NLOS)场景和视距(Line of Sight,LOS)场景中基于球不变衰落的一般公式,分析了 Nakagami-m和Weibull信道下的可靠性。并讨论了一种在SIRP条件的广义矩问题,给出了三种情形下系统性能的边界结果;(3)分析了在球不变衰落信道下,如何根据实测数据在规定误差范围内选择信道模型X这一核心问题。使用Kullback-Leibler(K-L)距离及其近似估计算法,对存在误差的两种小尺度信道模型进行了评价;(4)提出了球不变随机衰落模型下的两个概念:概率密度函数比率η和关于Gmax(d)的相对误差评判指标r。通过仿真,定量地分析了在所要求的精度内由模型选择不准确带来的系统误差的范围;同时比较了不同信噪比下,当K-L距离为不同量级时与理论模型系统性能的差别并分析了原因;(5)在小尺度衰落的基础上,简单给出了大尺度衰落对SIRP信道的影响。提出了大尺度衰落在SIRP信道下的统一表达方式以及几种受到阴影对数正态分布影响的混合衰落模型。

关键词： SIRP 信道衰落模型系统可靠性误差分析

基于无线信道衰落模型的智能车路协同系统通信性能分析

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基于无线信道衰落模型的智能车路协同系统通信性能分析

作者：石勇清华大学

学位级别：硕士

智能车路协同系统是将车车、车路通信技术、先进的感知技术及信息处理技术、无线互联技术等集成运用于交通系统,旨在实现人、车、路及环境的和谐统一,从而建立起大范围内发挥作用的准确、高效、实时的新一代智能交通系统。目前,国内外... 详细信息

智能车路协同系统是将车车、车路通信技术、先进的感知技术及信息处理技术、无线互联技术等集成运用于交通系统,旨在实现人、车、路及环境的和谐统一,从而建立起大范围内发挥作用的准确、高效、实时的新一代智能交通系统。目前,国内外学者的主要关注点包括:智能车路协同系统的标准体系的建立、通信协议的设计、信息交互手段和改善交通安全性和效率提升的具体应用等方面,对基于信道衰落模型的车路协同系统的通信性能研究仍处于探索阶段。本文以智能车路协同系统为研究对象,在无线信道衰落模型基础上,对车路、车车之间不同无线网络环境下通信的性能进行分析和评估,主要工作如下:(1)提出了基于无线信道衰落模型的智能车路协同系统通信性能分析框架,该框架包括通信架构、通信基本模式和通信性能评价指标。并在通信基本模式中对车辆节点空间分布模型、信道衰落模型和通信转发模型进行建模分析。(2)搭建和设计了基于信道衰落模型的通信仿真平台,仿真平台实现了对不同信道衰落模型和移动场景的配置,并实现了仿真过程的动态可视化显示及相应的数据处理的功能。(3)为了验证专用短程通信(DSRC)在实际道路环境下的通信效果,本文在北京四环主路上开展基于车车通信的实验,并将IEEE 802.11p仿真结果与该实验结果对比分析。为了验证WiFi无线网络是否可以应用于移动场景的车路协同系统,本文将WiFi网络进行了通信仿真,并将仿真结果与DSRC网络仿真结果进行对比分析。(4)基于对IEEE 802.11a和IEEE 802.11p对比分析结果,本文提出了一种基于IEEE 802.11a的低成本DSRC技术的软硬件解决方案,并对通信模组的硬件实物进行了性能测试,结果表明该方案亦能达到高成本方案的性能。

关键词：智能车路协同系统信道衰落模型通信性能仿真及分析专用短程通信(DSRC) WiFi

油田钻井现场无线传感器网络信道衰落模型研究

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传感器与微系统 2015年第3期34卷 44-46,50页

作者：马志艳李浩杨光友陈昊湖北工业大学农机院湖北武汉430068

针对油田钻井现场环境,给出一种适合的无线传感器网络(WSNs)信道衰落模型.通过油田钻井现场环境下实测数据的分析处理,得到无线信道衰落模型的各个参数。实验表明:该模型符合油田钻井现场,为无线传感器网络在油田钻井现场的实际应用提... 详细信息

针对油田钻井现场环境,给出一种适合的无线传感器网络(WSNs)信道衰落模型.通过油田钻井现场环境下实测数据的分析处理,得到无线信道衰落模型的各个参数。实验表明:该模型符合油田钻井现场,为无线传感器网络在油田钻井现场的实际应用提供了理论依据。

关键词：油田环境无线传感器网络信道衰落模型

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室内无线传感器网络信道传输模型及统计分析

控制与决策 2014年第6期29卷 1135-1138页

作者：田勇唐祯安喻言大连理工大学电子科学与技术学院辽宁大连116024 大连东软信息学院电子工程系辽宁大连116024

无线传感器网络在室内的应用越来越广泛,然而相应的无线信道衰落模型的研究却尚未成熟.为此,针对典型的住宅和办公环境进行了无线传感器节点的信道传输衰落特性测试,并对测试数据进行了拟合和建模.拟合结果表明,在大尺度衰落的情况下,... 详细信息

无线传感器网络在室内的应用越来越广泛,然而相应的无线信道衰落模型的研究却尚未成熟.为此,针对典型的住宅和办公环境进行了无线传感器节点的信道传输衰落特性测试,并对测试数据进行了拟合和建模.拟合结果表明,在大尺度衰落的情况下,所提出的三阶多项式对数距离路径损耗模型能够更好地表征室内环境下的信道衰落情况,对研究室内无线传感器网络的关键技术具有重要的参考价值.

关键词：室内无线传感器网络信道衰落模型三阶多项式

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R^M陆地移动卫星信道模型

云南大学学报（自然科学版） 2006年第6期28卷 487-491页

作者：荣剑申东娅孙静云南大学信息学院云南昆明650091

提出一种部分阴影下的新的陆地移动卫星信道幂指数统计模型.根据环境的阴影程度,接收信号的幅度可以划分为多个状态.提出部分阴影下的衰落模型是非阴影和全阴影下的模型的新的线性组合.A定义为阴影因子,它反映环境的阴影程度,阴影程度加... 详细信息

提出一种部分阴影下的新的陆地移动卫星信道幂指数统计模型.根据环境的阴影程度,接收信号的幅度可以划分为多个状态.提出部分阴影下的衰落模型是非阴影和全阴影下的模型的新的线性组合.A定义为阴影因子,它反映环境的阴影程度,阴影程度加深,A值增大.接收信号的幅度(分贝)期望值与非阴影和全阴影下的幅度(分贝)的期望值成线性关系.调整因子A可以灵活地仿真接收信号的幅度.仿真结果证明模型是正确的.

关键词：信道衰落模型陆地移动卫星莱斯分布瑞利-对数正态分布 R^M组合

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无线传感器网络室内信道模型的研究

计算机应用研究 2009年第12期26卷 4713-4715页

作者：张先毅王英龙郭强赵洪磊山东省计算中心济南250014 山东农信威海办事处荣成市农村信用合作联社山东威海264300 山东师范大学信息科学与工程学院济南250014 山东轻工业学院信息科学与技术学院济南250353

提出一个无线传感器网络室内环境信道衰落模型,通过对无线信道衰落模型的理论研究和根据无线传感器网络信道衰落测试系统检测的室内外数据的分析,得到无线传感器网络信道衰落模型的各个参数,确定了无线传感器网络室内信道衰落模型。通... 详细信息

提出一个无线传感器网络室内环境信道衰落模型,通过对无线信道衰落模型的理论研究和根据无线传感器网络信道衰落测试系统检测的室内外数据的分析,得到无线传感器网络信道衰落模型的各个参数,确定了无线传感器网络室内信道衰落模型。通过实践应用证明,此衰落模型在实际网络的节点部署和节点定位中的作用优于其他无线信道衰落模型。

关键词：无线传感器网络信道衰落模型接收信号强度室内外测试

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多次重传的链状无线传感网络可靠性分析

计算机工程与应用 2018年第5期54卷 79-84页

作者：程红霞谭新莲郑州师范学院信息科学与技术学院郑州450044 郑州大学信息工程学院郑州450002

针对链状拓扑无线传感网络中存在的多跳过程严重降低网络可靠性的问题,提出并分析了基于多次重传策略的网络无线链路可靠性、节点能量可用性、瞬时可靠性及平均无故障时间等可靠性指标。针对契合实际的应用场景,建立了包含路径衰落和阴... 详细信息

针对链状拓扑无线传感网络中存在的多跳过程严重降低网络可靠性的问题,提出并分析了基于多次重传策略的网络无线链路可靠性、节点能量可用性、瞬时可靠性及平均无故障时间等可靠性指标。针对契合实际的应用场景,建立了包含路径衰落和阴影衰落的复合信道模型及传感器节点的能量模型。基于所建立的模型,推导出相关可靠性指标的理论表达式。基于对节点间耗能不均衡问题的分析,提出了节能的初始能量分配方案。仿真结果验证了理论分析的正确性,为无线传感网络可靠性影响因素的分析及拓扑网络可靠性评估与预测提供了新的理论支撑。

关键词：链状拓扑无线传感器网络网络可靠性信道衰落模型

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基于移动终端的室内三维定位及跟踪技术研究

基于移动终端的室内三维定位及跟踪技术研究

作者：李海莲北京邮电大学

学位级别：硕士

GPS (Global Positioning System,全球定位系统)能够提供实时、全天候和全球性的位置服务,由于其定位精度高、易于使用而得到了广泛的应用。但其在室内定位方面却受到了限制,所以近年来室内定位已成为了研究的热点。本文研究并分析了目... 详细信息

GPS (Global Positioning System,全球定位系统)能够提供实时、全天候和全球性的位置服务,由于其定位精度高、易于使用而得到了广泛的应用。但其在室内定位方面却受到了限制,所以近年来室内定位已成为了研究的热点。本文研究并分析了目前已有的室内定位系统及其优缺点及室内定位及跟踪技术的研究现状。在这些已有技术的基础上,提出一种基于RSSI (Received Signal Strength Indication,接收信号强度指示)测距的室内三维定位及跟踪技术方案,并通过仿真实验验证其可行性及精确度。本文提出的基于WLAN (Wireless Local Area Networks,无线局域网络)技术的室内定位方案分为三个部分。第一,建立信道传播模型,根据应用环境,构建每个AP (access point,接入点)的信道传播模型;第二,测距,根据实际接收到的每个AP的RSSI值估计待定位点该采用的信道传播模型,并根据此模型计算出到AP的距离;第三,位置估计,根据待定位点与多个AP之间的距离,估计待定位点的位置。为了提高定位精度,追踪移动点的轨迹,最后利用卡尔曼滤波修正估计位置,跟踪移动点的轨迹。本文最后选择模拟的室内定位场景,对此定位及跟踪技术方案进行了仿真,在SNR=20dB (Signal to Noise Ratio,信噪比)的情况下平均定位误差在6m左右。此结果显示本文提出的定位方案在较低系统代价的情况下满足了室内定位的定位精度需求,是一个可行的技术方案。

关键词： RSSI WLAN 卡尔曼滤波信道衰落模型

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基于WSN的探测传感器的研究

基于WSN的探测传感器的研究

作者：刘继伟山东大学

学位级别：硕士

随着科技发展的脚步越来越快,人们已经置身于信息时代。作为一种新型的网络通信技术,无线传感器网络在近年来得到了极大地发展和应用,给人们的生活以及生产的各个领域都带来了深远的影响。现在它不仅能够感知、采集、传输和处理网络覆... 详细信息

随着科技发展的脚步越来越快,人们已经置身于信息时代。作为一种新型的网络通信技术,无线传感器网络在近年来得到了极大地发展和应用,给人们的生活以及生产的各个领域都带来了深远的影响。现在它不仅能够感知、采集、传输和处理网络覆盖区域内被感知对象的监测信息,还可以通过远程操作或者编程的方式对被感知对象下达指令。无线传感器网络技术的核心部分是通信,一个稳妥、安全、可靠的传输机制才能保证监测信息的上传与指令的下达不会出现错误。在文中节点设计部分对节点通信的可靠性保障机制进行了介绍。节点通信的传输介质是电磁波,电磁波在空气中传输会发生信号衰落现象,对此有专门的信道衰落模型来描述。但由于受到无线传感器网络节点本身的物理特性以及应用范围的限制,这些通用的模型并不能完全准确描述出无线传感器网络的信道衰落。在本文中利用实验室自主研发的无线传感器网络系统在室内进行实验,分析不同环境下得到的实验数据,对衰落参数进行测算,最终确定了一个比较准确的无线传感器网络的信道衰落模型。这个模型有助于研究节点无线通信时信号强度变化的情况。目前无线传感器网络一般是利用传感器节点来实现信息的采集与通信,没有拓展其它的应用。本课题的研究目的是基于已经布设好的无线传感器网络,利用一个个的节点本身射频芯片的物理性能,来实现对环境温度的检测;同时,通过对节点无线通信时的参数进行分析,从载波侦听阈值以及信号强度的变化情况两方面着手,进行了人体探测理论方面的的研究,并通过实验得到了验证。使得原本只用于通信的传感器节点,通过软件编程的方式,在不增加外设传感器的前提下,拓展了温度检测以及人体探测的新功能,提高了网络节点的利用效率。

关键词：无线传感器网络信道衰落模型人体探测温度测量