基于能量收集技术的无线协作网络中继选择

发布时间：2020-12-14 06:27

　　针对目前能量收集技术能够收集到的可用能量受限,导致无线协作网络中继节点处易出现能量短板的问题,为了避免整个网络因中继节点大量死亡而瘫痪,提出了一种基于能量收集技术的无线协作网络中继选择方案,即联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。首先,基于节点的能量收集状况,选出每跳中能量最大的节点进行解码转发;然后,结合每连续两跳的链路传输状态,选出与源节点和目的节点之间的数据传输信道最优者作为中继节点。结合Nakagami-m信道衰落模型,将该方案与随机选择方案、最大数据链路信道增益（MaDs）方案和基于中继-窃听链路最小信道增益（BNBF）方案进行对比分析,结果表明:在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下,用于能量收集的比例越小,网络中断概率越小;联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在网络中断性能方面优于其他方案,其中断概率随信噪比的增大而减小,特别是当平均信噪比为38dB时,网络中断概率降到10-5。 

【文章来源】：工矿自动化. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

无线协作网络模型

能量收集和信号传输功率分配机制如图2所示。用α（0<α<1）表示用于下一时隙能量收集工作的能量比例，η（0<η<1）表示能量转换效率，则每个工作时隙T中用于能量收集的功率为αηP，用于信息传输的功率为（1-α）ηP。源节点发送的信号x一部分被内部电路转换为能量，另一部分通过中继解码转发。第i个中继节点Ri将接收信号重新编码转发至目的节点。节点Ri接收的信号yRi及其收集的能量ER(i）分别为

平均信噪比为30dB、信道衰落严重度为2时各方案的中断概率如图4所示。可以看出，网络中断概率是α的凹函数，因为网络需要更多的能量进行数据传输，所以当α>0.25时，所有方案的网络中断概率值达到饱和；当α<0.25时，本文方案、MaDs方案和BNBF方案的中断概率值都低于随机选择方案的中断概率值；特别是当α越接近0时，3种方案的中断概率值越低，这是因为随机选择方案没有考虑能量对节点的影响。因此，在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下，α越小越好。以随机选择方案为基准，信道衰落严重度为2，α=0.2时各方案的中断概率如图5所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Nakagami-m衰落下中继系统性能分析[J]. 李兴旺,李静静,靳进,李立华.  西安电子科技大学学报. 2018(03)
[2]独立不同分布Nakagami-m信道下选择合并分集信噪比的统计特性及其应用[J]. 李婷婷,雷宏江,赵辉,潘高峰.  中国科学:信息科学. 2017(04)
[3]煤矿物联网研究现状及发展趋势[J]. 丁恩杰,赵志凯.  工矿自动化. 2015(05)



本文编号：2915984