开题报告——文献综述
无线传感器网络可以包含数百或数千个传感节点。这样的节点通常使用小电池供电，因此它们受到能量限制。能量的消耗已经成为通信系统中的一个主要因素，所以希望尽可能地提高这些节点的效率，并依靠它们的巨大数量来获得高质量的结果。MIMO是一种典型的多天线技术。它最早由马可尼于1908年提出，是指在信号的发射端或接收端使用多个天线来获得阵列增益、分集增益、复用增益和空间干扰抵消，从而达到更宽的覆盖范围、更大的信道容量和更高的数据传输速度。自从MIMO被证明是降低通信系统能耗的关键技术以来，为了满足多输入多输出的目标，每个传感节点必须与多个天线集成才能成为发射机或接收机，其中天线按照波长的顺序排列在一起。然而，在尺寸有限的微传感节点中嵌入这样的多个天线是不可能的，因此协作传输被提出来代替传统的MIMO系统。CMIMO被称为虚拟MIMO，它可以充分利用无线传感器网络中MIMO传输的能量效率。作为一项开创性的工作，虚拟天线阵列是CMIMO的核心思想。在该方案中，天线进行自配置以形成一个协作网络[1]。与MIMO相比，CMIMO的主要区别在于每个节点只嵌入一个天线，这些分布式节点组成一个虚拟天线阵列以获得更高的空间分集增益，这也被称为协作分集增益[2]。随着集成电路的快速发展，一块芯片可以集成更多的处理功能。这保证了传感节点处理海量数据的能力。例如，我们可以使用数据聚合策略来达到最小化传输信息的目标，这需要强大的数据处理能力来减少数据冗余。
尽管MIMO系统在相同的发射功率预算和误码率要求下比传统通信协议支持更高的数据速率和增加信道容量，但由于传感器节点的物理尺寸和能量受限特性，直接将MIMO技术应用于传感器网络是不现实的。作为一种解决方案，[3]提出了协作MIMO，通过单个传感器节点的协作形成一个虚拟天线阵列作为MIMO，克服了这一困难，并在集群无线传感器网络中首次提出了具有Alamouti码的CMIMO；文献[4]中的作者描述了LEACH算法，这是一种基于分簇的路由协议，它通过在时间维上的不同点将负载分配给所有节点来最小化全局能量的使用，其核心技术是分簇。通过在LEACH中引入协作传输[5]，LEACH-CMIMO被证明是提高无线传感器网络能量利用率和延长网络寿命的有效途径；文献[6]基于文献[3]中给出的模型提出了一种方法，文献[7]对次方法进行了改进，并提出CMIMO-A方案，数据聚合是减少数据冗余的重要工具，该方案的关键技术是将数据聚合技术融入到协同传输中；文献[8]提出了一种通过减少不必要的工作传感器节点来实现的低能耗传输方案--睡眠策略，通过设置感知节点的睡眠率来优化整体能量消耗。
CMIMO是实现高效、健壮无线传感器网络的有效途径，协作方案的研究取得了重大进展。对于CMIMO的每个阶段，可以使用不同的策略来提高性能。但在所有这些已完成的工作中，缺乏适当的技术组合，这会激发未来工作的改进方向。由于传输能耗与传输距离密切相关，设计一种能够适应传输距离变化的传输方案是有意义的，即在短途传输中，可以采用SISO方案，在长途传输中，CMIMO或其他方案可能会表现得更好。需要一个自适应通信协议，因此在今后的工作中还需要进一步的研究。
参考文献
Y. Peng, F. Al-Hazenmi, R. Boutaba, F. Tong, ll-S,. Hwang, and C.-H. Youn, 'Enhancing Energy Efficiency via Cooperative MIMO in Wireless Sensor Networks: State of the Art and Future Research Directions, ' IEEE Communication Magzine, Nov. 2017, pp. 47-53.
V. Stankovic, A. Host-Madsen, and Z. Xiong, 'Cooperative Diversity for Wireless Sensor Ad Hoc Networking,' IEEE Signal Processing, vol. 23, no. 5, Sept. 2006, pp. 37-49.
S. Cui, A. J. Goldsmith, and A. Bahai, 'Energy-Efficient of MIMO and Cooperative MIMO Techniques in Sensor Networks,' IEEE JSAC, vol.22, no.6, 2004, pp. 1089-98.
W. R.Heinzelman, A. Chandrakasan, and H. Balakrishnan, 'Energy-efficient communication protocol for wireless sensor networks,' in Proc. Hawaii Int. Conf. System Sci., Maui, HI, Jan. 2000.
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