水下傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼選擇及功率分配

　　水下傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Underwater Wireless Sensor Network，UWSN）近年來(lái)在海洋數(shù)據(jù)搜集、污染控制、離岸勘探、災(zāi)難預(yù)防、輔助導(dǎo)航和戰(zhàn)術(shù)觀察阻1等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由于電磁波在水下的快衰落特性，所以聲波是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最適宜在水下遠(yuǎn)距離傳播的能量形式。水聲信道特性參數(shù)隨著時(shí)一空一頻的變化而隨機(jī)變化，噪聲高、帶寬窄、傳輸時(shí)延大等不利因素使得水下通信傳輸誤碼率高、速率低等問(wèn)題難以解決。雖然多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技術(shù)能夠通過(guò)時(shí)空分集提高通信的可靠性，但是水下節(jié)點(diǎn)由于體積等限制因素不易安裝多天線，所以采用中繼協(xié)作通信方式，使得單天線用戶可以通過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作發(fā)送信息，既解決了信道衰落嚴(yán)重的問(wèn)題，又能獲取分集增益。

　　在協(xié)作通信中，中繼節(jié)點(diǎn)的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中有不少中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，根據(jù)不同的目標(biāo)大致有以下幾類(lèi)：基于信道狀態(tài)信息的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，比如文獻(xiàn)中基于信道容量增益，文獻(xiàn)提出的基于瞬時(shí)信道信息等；基于效用函數(shù)的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，如文獻(xiàn)提出三種中繼選擇方法：最大總效周、最小效用最大化和最大乘積效用；基于協(xié)作區(qū)域的中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，如文獻(xiàn)中基于成對(duì)差錯(cuò)概率等。雖然中繼選擇算法在陸地無(wú)線通信中已有很多應(yīng)用，但是因?yàn)樗颅h(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，需要在原有技術(shù)中考慮并加入水下環(huán)境特殊性因素。由于聲波在水中的速度約為1500 m/s，比陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)中電磁波的速度低5個(gè)數(shù)量級(jí)，所以水下聲通信的傳輸延時(shí)不可忽略，在中繼節(jié)點(diǎn)選擇時(shí)也要考慮中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)作帶來(lái)的耗時(shí)問(wèn)題，耗時(shí)越小則系統(tǒng)通信效率越高。