【摘 要】
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水声无线传感器网络(UAWSNs)具有重要的实用价值，能够应用在海洋环境测量、海啸预警、海洋军事国防等领域。UAWSNs是无线传感器网络(WSNs)在水下环境的拓广。UAWSNs的水声信道情况要比陆地无线信道复杂得多，传统的WSNs的网络协议往往不能直接应用到UAWSNs中。 在UAWSNs中，水声信号传输速率低，传输延迟长，可用带宽窄，多径效应严重。移动水声通信会伴随严重的多普勒效应。为了保证
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水声无线传感器网络(UAWSNs)具有重要的实用价值，能够应用在海洋环境测量、海啸预警、海洋军事国防等领域。UAWSNs是无线传感器网络(WSNs)在水下环境的拓广。UAWSNs的水声信道情况要比陆地无线信道复杂得多，传统的WSNs的网络协议往往不能直接应用到UAWSNs中。
在UAWSNs中，水声信号传输速率低，传输延迟长，可用带宽窄，多径效应严重。移动水声通信会伴随严重的多普勒效应。为了保证水声通信帧同步的可靠性，提出一种基于分段FFT的LFM水声通信帧同步机制。首先通过对水声帧同步信号进行分段，每个小段的长度要保证单个LFM信号也可以分为若干小段。然后对每个小段进行FFT运算，得到每段FFT结果最大幅度值和所对应的频率值。通过拟合标准LFM信号分段FFT运算后的结果，判断同步LFM信号的位置。最后，通过天津大学敬业湖采集到的水声数据验证了本文提出的基于分段FFT的LFM水声通信帧同步机制的同步效果。
为了减小网络冲突，提出一种基于正交频分多址(OFDMA)子载波预分组(Subcarrier Pre-Grouping)的UAWSNsMAC协议——OSPG-MAC协议。将OFDMA的子载波预先分成固定的子载波组，以子载波组的形式分配子载波，减少控制包携带的信息量，进而减少控制包长，提高信道侦听的准确度，减小网络冲突。为了降低OFDMA资源分配的复杂度，提出了一种适用于OSPG-MAC协议的联合功率与子载波分配算法，称为OSPG-MAC算法。仿真实验结果表明，本文提出的OSPG-MAC协议能够有效延长网络寿命、减小网络冲突，OSPG-MAC算法能有效降低OFDMA资源分配的复杂度。
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