本书主要包括大数据环境下基于压缩感知的数据收集、节能MAC协议、网络安全信任测度、动态重构系统的重构方式、可重资源管理、硬件任务的调度与布局以及软硬件划分、单源/单宿/多中继协作通信、两源/两宿/单中继的协作组播网络、两源/两宿/任意中继的协作组播网络等物联网技术。
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前言
第1章 绪论1
1.1概述1
1.2基于压缩感知的数据收集技术4
1.3物联网的节能MAC协议6
1.4物联网的安全信任测度技术6
1.5可重构技术7
1.5.1可重构系统相关技术基础8
1.5.2重构方式13
1.5.3模块布局14
1.5.4软硬件协同设计17
1.6协作通信技术19
1.6.1简介19
1.6.2容量与性能分析22
1.6.3编码协作24
1.6.4节点资源分配27
第2章 基于压缩感知的数据收集技术29
2.1压缩感知相关技术简介29
2.1.1预备知识30
2.1.2压缩采样30
2.1.3测量矩阵的构建30
2.1.4信号恢复31
2.2基于压缩感知的无线传感器网络数据收集方案31
2.2.1稠密随机投影数据收集32
2.2.2稀疏随机投影数据收集33
2.2.3混合压缩感知数据收集33
2.3基于SVD稀疏测量矩阵的WSN压缩感知方法34
2.3.1相关技术34
2.3.2基于稀疏随机间距托普利兹矩阵的优化37
2.3.3基于压缩感知的链式无线传感器网络数据收集38
2.3.4示例应用场景设置42
2.3.5实验仿真43
2.3.6基于稀疏SVD循环矩阵的链式结构网络能耗仿真分析46
2.4WSN中基于稀疏混合CS的分簇结构数据收集技术48
2.4.1相关工作48
2.4.2基于混合压缩感知的无线传感器网络模型49
2.4.3基于混合压缩感知的无线传感器网络数据收集算法50
2.4.4网络能耗分析53
2.4.5算法完整描述55
2.4.6仿真与分析57
2.5本章小结61
第3章 低占空比低碰撞节能MAC协议62
3.1无线传感器网络简介62
3.2无线传感器网络节能技术65
3.2.1传感器节点能耗分析65
3.2.2功率控制技术65
3.2.3结构控制技术66
3.2.4数据融合技术66
3.3无线传感器网络各层分析66
3.4低占空比低碰撞节能MAC协议设计68
3.4.1相关MAC协议68
3.4.2算法设计69
3.4.3仿真分析78
3.5本章小结84
第4章 面向物联网的分布式自适应信任测度方法85
4.1概述85
4.2网络模型85
4.2.1网络拓扑场景85
4.2.2节点能耗模型86
4.2.3网络攻击模型87
4.3分布式自适应信任测度方法设计88
4.3.1信任模型结构88
4.3.2直接信任计算89
4.3.3推荐信任计算92
4.3.4单跳模块中综合直接信任计算95
4.3.5多跳模块中间接信任计算96
4.3.6信任值更新97
4.3.7集成描述信任计算方法98
4.4协议仿真与分析99
4.5本章小结105
第5章 物联网中的动态重构方法与系统106
5.1动态重构系统结构106
5.1.1静态模块107
5.1.2动态区域110
5.2FPGA的动态部分重构113
5.3FPGA部分重构及分析115
5.3.1FPGA配置结构115
5.3.2配置RAM结构115
5.3.3配置控制器117
5.3.4配置端口119
5.3.5基于模块的部分重构119
5.3.6总线宏120
5.3.7实现流程121
5.3.8基于差异的部分重构122
5.3.9实验结果及分析122
5.4FPGA动态模块重定位125
5.4.1快速重构方法125
5.4.2重构方式描述126
5.4.3动态模块重定位127
5.5本章小结130
第6章 基于VirtexII的可重构资源管理系统131
6.1可重构资源管理131
6.1.1可重构资源及分类131
6.1.2段页式资源管理133
6.1.3管理模型135
6.2原型系统设计138
6.3原型系统实现144
6.3.1整体结构144
6.3.2通信网络146
6.3.3控制模块146
6.4本章小结151
第7章 资源管理与2D任务布局152
7.1系统模型152
7.2资源管理方法与2D任务布局策略154
7.2.1相关研究154
7.2.2资源管理155
7.2.3MER查找操作159
7.2.4MER更新操作160
7.2.5布局算法162
7.2.6碎片评价163
7.3实验结果及分析164
7.3.1参数设置165
7.3.2实验结果166
7.4本章小结169
第8章 面向动态重构系统的软硬件划分170
8.1考虑布局的软硬件划分170
8.1.1系统模型170
8.1.2任务模型171
8.1.3软硬件划分描述173
8.2软硬件划分与调度174
8.2.1基于遗传算法的软硬件划分174
8.2.2动态优先级调度算法177
8.3性能分析与讨论182
8.3.1参数设置182
8.3.2实验结果及分析183
8.4本章小结189
第9章 单源单宿多中继协作通信系统的吞吐量-可靠性分析190
9.1系统模型190
9.2基于AF协议的吞吐量-可靠性权衡分析191
9.2.1数学模型及引理191
9.2.2吞吐量-可靠性权衡分析193
9.2.3基于吞吐量-可靠性权衡的误帧率分析195
9.2.4仿真结果与分析195
9.3基于DF协议的吞吐量-可靠性权衡分析200
9.3.1基于网络信息论的模型分析200
9.3.2吞吐量-可靠性分析202
9.3.3仿真结果与分析203
9.4本章小结205
第10章 双源双宿单中继协作组播网络的性能分析及优化206
10.1系统模型206
10.2分集-复用权衡分析207
10.2.1数学模型及引理207
10.2.2基于NRNC协议的分集-复用权衡分析210
10.2.3基于RCNC协议的分集-复用权衡分析211
10.2.4基于RGNC协议的分集-复用权衡分析212
10.2.5仿真结果与分析212
10.3节点功率分配优化215
10.3.1基于发射端统计信道信息的功率分配215
10.3.2基于发射端瞬时信道信息的功率分配220
10.3.3仿真结果与分析222
10.4本章小结224
第11章 双源双宿多中继协作组播网络的预编码设计226
11.1系统模型226
11.2基于NRNC协议的性能分析及预编码设计227
11.2.1数学模型227
11.2.2系统误帧率分析228
11.2.3预编码设计232
11.3基于RCNC协议的性能分析及预编码设计234
11.3.1数学模型234
11.3.2系统误帧率分析236
11.3.3预编码设计238
11.4基于RGNC协议的性能分析及预编码设计240
11.4.1数学模型及误帧率分析240
11.4.2预编码设计240
11.5仿真结果与分析240
11.6本章小结244
第12章 展望245
12.1数据采集与节能技术展望245
12.2动态重构技术展望245
12.3协作通信技术展望246
参考文献247
附录定理证明264
A.1定理9.1的证明264
A.1.1TRT表达式的下界265
A.1.2TRT表达式的上界269
A.2定理9.2的证明272
A.2.1逆定理证明272
A.2.2可达性证明273
A.3定理9.3的证明275
A.3.1TRT表达式的下界277
A.3.2TRT表达式的上界280
A.4定理10.1的证明284
A.4.1分集增益的上界284
A.4.2可达性证明287
A.5定理10.2的证明289
A.5.1分集增益的上界289
A.5.2可达性证明293
A.6定理10.3的证明295
A.6.1分集增益的上界295
A.6.2可达性证明297
A.7缩略语表298
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