近年来,无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)以其巨大的应用潜力吸引了众多国内外研究者的关注。然而,设计一个能够达到实际应用需求的无线传感器网络却面临许多挑战。无线传感器网络一般都是由一些能量受限的微小节点组成,因此其中一个关键的问题就是怎样设计一种高效节能的传输方式。协作式传输技术的出现为上述问题提供了一种新的解决方案,其中尤以虚拟MIMO(Virtual Multiple Input Multiple Out)引人注目。该技术允许多个单天线节点进行协作式信息处理,构成一个虚拟的天线阵列,以MIMO的方式完成信息的传输,可以极大地提高传输的能耗效率。作为一个完整的传输方案不可缺少的组成部分,接收机的性能对整个传输的性能具有重要影响。本文在前人研究的基础上,重点研究了无线传感器网络虚拟MIMO传输中,汇聚节点的接收机设计。当前的研究中,对于接收机的设计,存在如下问题:1.研究者一般假定无线传感器网络协作式MIMO传输的信道条件为准静态,并且只是应用最简单的接收机来考察传输方式的性能,没有完全体现出虚拟MIMO传输的优势;2.无线传感器网络信道条件不是准静态的情况在实际应用中很多,如利用高速飞行的飞机收集一片传感器监测区域数据的应用等,信道为快衰落。然而,当前还缺少对上述信道条件下的接收机设计。针对上述问题,本文设计了一种WSN中基于虚拟MIMO的统一传输结构,基于此结构,分别就准静态和快衰落信道条件下的接收机进行了设计与改进,取得的成果如下:1. WSN中基于多簇协作的虚拟MIMO统一传输结构提出了一种新的基于多簇的协作传输结构,同时具有STBC和V-BLAST协作方式的优点,可根据应用的不同需求特征,改变两种协作方式的偏重。针对这种传输结构,提出了一种较为通用的基于Gram-Schmidt正交化块QR分解的接收解码算法。该算法利用了等效的传输信道矩阵所具有的部分正交结构,降低了等效信道矩阵QR分解的复杂度。2.准静态信道条件下WSN虚拟MIMO的接收机设计提出了一种基于分块的球形解码的接收算法以及球形预处理方法,它把要求解的未知信号矢量分为多个块,然后对每一块利用球形解码进行求解,使准静态信道条件下的接收机在具有高BER性能的同时具有较低的复杂度,提高了汇聚节点解码的速度,降低了传输所需的能量,使参与协作发送的传感器节点以较少的能量即可完成任务。3.快衰落信道条件下WSN虚拟MIMO的接收机设计提出了一种基于盲接收设计的接收机,使基于虚拟MIMO的传输在快衰落信道条件下能够实现。该接收机利用了序列蒙特卡罗方法,能够根据接收的到信号全盲地进行解码,并且能够自适应地跟踪信道状况的变化。以上研究工作得到了如下项目资助:1.国家自然科学基金项目,”可重构MIMO的无线传感器网络信息处理与传输”,项目编号No. 605720492.国家自然科学基金项目,”自组织认知无线电网络关键技术研究”,项目编号No. 606020293.湖北省智能互联网技术重点实验室开放基金项目,”自组织认知无线电网络关键技术研究”,项目编号No.HSIT200605