无线传感网中继选择算法研究

发布时间：2020-05-09 02:54

【摘要】：在中继协作无线传感网(Cooperative Relaying-WSNs,CR-WSNs)中,源节点和目的节点可在中继节点的辅助下传输数据。为了进一步提升系统性能,采用了无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术和无速率编码(Rateless Codes,RCs)技术。SWIPT技术改变了能量转移方式,将无线信号转化为能量和信息两部分,使信息量和能量可优化且相互制约,解决了CR-WSNs能量受限问题。无速率编码(Rateless Codes,RCs)改变了信息接收方式,使信息在接收方可被部分积累,提高了数据传输效率。然而,能量转移方式以及信息接收方式的变化均为中继选择算法的设计带来了挑战。如何应对这些挑战选择最佳中继来最大化CR-WSNs系统吞吐量仍是亟待解决的问题。本文基于SWIPT和RCs的两跳CR-WSNs和多跳CR-WSNs两个数据传输场景,考虑对系统资源进行分配和优化,对最大化吞吐量为目标的中继选择算法展开研究,主要工作如下:(1)在基于SWIPT和RCs的两跳CR-WSNs中,针对能量分配和信息量分配制约着中继传输功率和传输时间的分配,从而影响中继选择和系统吞吐量的问题,提出了新的中继选择算法。该算法综合考虑了能量和信息资源的分配比例、传输功率资源以及传输时间资源的优化分配,以最大化系统吞吐量为目标,将中继选择问题建模成非凸优化问题。通过采用拉格朗日对偶法对其进行解耦求解,最终得到最优中继选择策略和系统最大吞吐量。(2)在基于SWIPT和RCs的多跳CR-WSNs中,针对中继能量分配对中继传输功率的制约、信息分配对下一跳中继信息积累量的制约以及SWIPT对中继能量和信息的相互制约,从而改变了路径选择和系统吞吐量的问题,设计了新的路由算法(SWIPT-Rateless Codes Routing,S-RCR)来最大化系统的吞吐量。该算法综合了能量、信息、传输功率以及传输时间等资源优化分配的路由度量,并以该路由度量为目标选择路由路径,最大化系统的吞吐量。
【图文】：

图２．１无线传感网分类架构逡逑如图２．１，本节首先对无线传感网进行分类，在细化分类的基础上关注在无逡逑９逡逑

图３．１两跳中继协作数据传输过程逡逑和两个阶段的传输时长
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.9;TN929.5

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本文编号：2655482