通过针对UWSN中的水下声信道的衰落特性随时空频率随机变化的特性而定，使用中继协作网络获得增益的水下协作网络模型为了提高海底网络的通信质量，提出了一种多样性。协同模型的基础上，提出了基于两个信道增益和信号时延指标的最优中继评估标准，并提出了基于该准则和最优解的最优中继选择算法。
出了基于最小误码率准则的功率分配。真结果表明，与最佳传统中继选择算法相比，传输延迟减少了约16.7％。平均功率分配相比，该算法在典型情况下可将误码率降低1.81dB。年来，海底无线传感器网络（UWSN）在海洋数据收集，污染控制，近海勘探，防灾，辅助导航和导航等领域已得到越来越多的使用。术观察。[1] underwater电磁波在水下迅速变色的特性，因此，声波是迄今为止发现的用于水下远距离传播的最合适的能量形式。下声通道的特征参数随时空频率的变化而随机变化。噪声，带宽窄，传输延迟长等不利因素使得难以解决水下通信的误码率高，传输率低的问题。管多输入多输出（MIMO）技术由于时空分布[2]的多样性可以提高通信的可靠性，但是海底节点不容易安装多个由于天线的体积和其他限制，因此使用中继。作通信模式允许单个天线的用户通过中继节点的协作发送信息，这不仅解决了以下问题：渠道的严重衰落，但也实现了多样性。协作通信中，中继节点的选择是一个关键问题。前，在无线网络中选择中继节点的算法很多[3]，根据不同的目标，大致可分为以下几类：用于选择中继节点的算法有关信道状态信息的信息，如基于文献[4]的信道容量增益，基于文献[5]提出的瞬时信道信息等。协作区域中选择中继节点的算法基于[7]中每对错误的概率。管中继选择算法在地面无线通信中有许多应用，但是由于水下环境的特殊性和复杂性，必须考虑水下环境的特殊因素考虑并添加到原始技术中。于水中的声波速度约为1至500 µm / s，比地面无线网络中的电磁波速度低5倍，因此声通信的传输延迟潜水艇不能忽略，在选择中继节点时也必须将其考虑在内。继节点协作带来的耗时问题，耗时越小，系统的通信效率越高。协作通信系统中，当引入m个中继节点参与协作时，可以在接收端接收m 1个信号。收到的m 1个信号的相干组合带来了空间分集的增益，并增加了接收到的信号Que的噪声。了减少能量消耗和数据分组的冲突，当几个中继节点可用时，恒温阀芯选择最佳中继节点来参与协作。
管仅合并两个信号，但选择最佳中继节点等效于在分集融合中采用选择性融合，如果中继节点数为m，则可获得分集增益由于目的节点的值必须为m 1，因此中继节点越多，性能改善的效果就越好[8]。UWSN协作通信系统模型如图1所示，S为源节点，D为目标节点，1〜m为可选中继节点。1中列出了参数的定义和设置。虑到水下环境中较长的传输延迟的特殊性，一种最佳的中继选择算法会结合信道状态和信道状态信息。议以传输延迟为指标。中继节点的选择取决于中继节点和中继节点的信道的特性。同确定目标节点的位置。先要考虑通道条件对继电器的最佳选择的影响。道增益的谐波平均值（φmeani）反映了中继节点的信道特性。越高，通道的性能越好。了制定和标准化一个综合的评估标准，ψi=φmeani/H0，H0是由系统值。次，UWSN中的传输延迟不容忽视。
继合作过程分为两个阶段。一步，源节点将信息发送到目标节点和中继节点，而第二步，中继节点将信息发送到目标节点，因此合并的等待时间目标节点上的信息为第二阶段消耗的传输延迟（不计算中继节点处理信息的时间）。目的节点的等待时间为Δti=lrdi/ v，而v是水下声波的速度。待时间越短，单次通信的时间越短，系统的整体通信效率越高。了规范等待时间，ττi=ΔΔti/T0，T0是系统定义的等待时间的标准标准值。UWSN中，提出了一个完整的继电器选择评估标准，该评估标准以全局方式考虑了上述两个因素：Rbesti=ψi-τi，再加上中继节点的信道增益越大，等待时间越短越好，因此，Rbesti越大，越好。过计算和比较每个中继节点的完整评估值，将具有最大完整评估值的中继节点选作最佳中继节点。1）所有中继节点将X发送到源节点和目标节点，源节点将X发送到目标节点，X包含发送时间t1，假设时间同步，则接收节点基于到达时间（ToA）在t2处接收X [9]遥测方法计算到节点的距离l = v（t2-t 1）并将其返回给发送节点。）每个中继节点计算到源节点和目标节点Hsri，Hrdi的信道增益，并返回源节点。）源节点计算每个中继节点eanmeani，并将其标准化。）每个中继将源节点返回到源节点，并且源节点计算每个中继的中继传输信息的传输延迟Δti=lrdi/v并进行归一化。）源节点根据步骤3）和4）的结果计算每个中继的对应关系，对它们进行排序，然后选择最大的中继作为最佳中继作为最佳中继。择最佳中继节点后，如何分配源节点和中继节点的功率以获得最佳接收性能？能量分配的优化受总功率约束的影响，具体取决于中继源，中继目标，源，目标节点之间的信道状态分配源节点和目标节点之间的功率。继节点，以便最终目标节点接收最低错误率，即在条件Q =Q1 Q2的情况下，符号错误率最小的[8]。用选择性解码和重发中继的模式（Decode-Forward，DF）。的节点从源节点和中继节点接收x信号的两个副本。号组合有三种方法：选择性组合，等增益组合和最大比率组合[11]，其中总信号最大，最佳的噪声比率方法是最大比率组合（MRC）。MRC输出信噪比等于所有分支的信噪比之和。中C2= M-12M sin2πM4π，C3= 3（M-1）8M sin2πM4π -sin4πM32π。们可以看到能量分布取决于源-中继和中继-目标之间的信道条件，与源-目标之间的信道条件无关。络模型如图1所示。设信道是一个独立且相同的瑞利平坦衰落信道，则使用Matlab仿真软件。置“ lssd” =1km，参考AquaComm调制解调器的频率范围16kHz〜30kHz和调制解调器S2C R的频率范围12/2413kHz〜24kHz ，设置载波频率。f =20kHz，距离l =0.3km时，将H0设置为信道增益；当l = 0时，将T0设置为传输延迟2公里。5个可选中继节点。下声速（v =1500m/ s，α）通常为1.5。个中继节点与源节点和目标节点之间的距离定义如下。算每个中继节点的信道增益的谐波平均值的归一化值和目的节点等待中继信息的时间的归一化值，以及每个中继节点的信道的完整评估值本文提出的建议，如图2（a），（b）和c）所示。图2（a）可以看出，第二中继节点具有最大的信道增益和最佳的信道特性；图2（b）示出了第一中继节点和第二中继节点的传输延迟高于其他中继节点的传输延迟。迟要高得多，从而降低了通信的整体效率；从图2（c）中我们可以看到第三中继节点具有最高的完整评估值，即第三中继节点在两个性能因子上均获得最好的平衡。是，传输延迟减少了16.6667％。据节点位置选择最佳中继的方法是选择延迟最小的第五中继节点，然后与第三中继节点进行比较，尽管传输延迟的归一化值增加了0.025，平均信道增益谐波数归一化值增加了0.057到9，因此第三个中继节点的完整性能最佳。
先，研究误码率与功率分配比之间的关系。还为实际的SNR场景提供了很好的解决方案。于在不同衰落情况下使用QPSK调制的DF协作系统，本文根据图中的Q1/Q2绘制BER。
）δ2sr=δ2rd= 1，并考虑从三个不同源到目的节点的信道质量：（a）δ2sd= 0， 1，（b）δ2sd= 1，（c）δ2sd= 10，结果如图3所示，最佳能量分配比为Q1/ Q1.2= 1.681。从图中可以看出，在不同的总发射功率下，Q =5W，15W，20W，并且在δ2sd，Q下不同的信道方差1/Q2=1.681几乎提供最佳性能。（a）δδ2sd= 0.1，（b）δδ2sd= 1，（c）δδ2sd= 10，结果为如图4所示。优功率分配比为Q1/Q2=1.1039。从图中可以看出，在不同的总发射功率下，Q =5W，15W，20W，δδ2sd下的信道变化不同，Q1 /Q2=1，1039，几乎提供了最佳性能。
）δ2sr= 1，δ2rd= 10，并考虑从三个不同源到目的节点的信道质量：（a）δ2sd = 0，1，（b）δ2sd= 1，（c）δ2sd= 10，结果如图5所示，最优分配比d能量为Q1/Q2=3.9213。从图中可以看出，在不同的总发射功率下，Q =5W，15W，20W，δδ2sd下的信道变化不同，Q1 /Q2=3，9213几乎提供了最佳性能。设噪声方差为1，信源-目标信道方差归一化为1，则考虑两个信道条件：1）δ2sr=δ2rd = 1; 2）δ2sr= 1，δ2rd=10。6显示了QPSK调制协作合作系统的仿真结果（对应于M = 4）。δ2sr=δ2rd=1时，最优功率分配的性能略好于等功率分配。δ2sr= 1时，δ2当rd= 10时，最优功率分配比和等效功率分配性能提高了1.81dB。以看出，信道质量δ2sr/δ2rd的比率变小，与等功率分配相比，最优功率分配的性能将得到改善。电的优势也更加明显。虑到水下传感器网络通道的复杂和可修改的特性，使用中继器的协作方法来减少通道变色对通信质量的影响。对水下声通信的长时间延迟，提出了一种新的中继节点最优选择方法。
法中，选择标准包括两个因素：信道增益和水下声通信的长时延，根据这个完整指标，仅根据信道条件选择中继器会导致等待时间长的问题。以通过确保通信质量和提高通信效率来有效解决。最佳传统中继选择算法相比，传输延迟减少了约16.7％。择最佳中继节点后，根据信道条件进行源节点和中继节点的功率分配，实验证明，与等功率分配算法相比，该算法降低了速率。
典型情况下，网络误码为1.81 1.8dB。高整体系统性能。
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