基于LDPC码的无线传感器网络能量效率研究

发布时间：2020-04-27 13:50

【摘要】：近年来,无线传感器网络在医疗监护、安全、军事、环境控制和工业等领域的应用更加广泛。因为传感器节点存储和处理能力弱、携带能量有限,所以其通信可靠性差,网络寿命短。无线通信模块是传感器网络能量消耗最多的模块,因此提高通信可靠性、降低节点能耗是延长无线传感器网络生命周期的有效途径。本文将LDPC码(Low Density Parity Check Codes)应用到无线传感器网络。LDPC码具有非常强的纠错能力,能够有效降低传感器节点间数据传输的误码率。在保证通信可靠性的情况下,编码技术可以降低发射功率,延长网络生命周期。论文主要工作如下。文章首先分析了LDPC码的基本原理和性能,译码选用最小和译码算法,为了分析LDPC码的性能,文中引入RS码(Reed-solomon codes)做对比。RS码选用Berlekamp译码算法,仿真不同码长、码率的LDPC码和不同纠错能力的RS码的误码性能。然后建立无线传感器网络模型,传感器节点数据传输方式可以分为两种情况:单节点发送信息到汇聚节点,全部节点同时发送信息到汇聚节点。根据节点发送方式的不同,建立两种无线传感器网络能量模型。实验选择合适的LDPC码和RS码,对比分析它们在无线传感器网络中的能量效率。最后计算传感器节点之间的特征距离(即最佳部署距离),提高节点能量的利用效率。实验结果显示无线传感器网络引入LDPC码能够有效提升能量效率。节点采用了编码技术的系统相对于未编码系统大致节约60%到80%的能量,并且LDPC码比RS码具有更高的能量效率。另外,研究发现,传感器节点的能量效率与节点之间的部署距离密切相关。结果显示采用LDPC编码技术的系统要比未编码系统的特征距离大10m到20m,LDPC编码技术能够减少传感器节点部署个数,节约成本。
【学位授予单位】：江西财经大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】

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本文编号：2642321