能量采集无线通信系统的中继选择方案研究

发布时间：2017-08-02 15:14

  本文关键词：能量采集无线通信系统的中继选择方案研究

  更多相关文章： 能量采集 能量管理策略 中继选择 排队论 无线传感器网络

【摘要】：传统的无线传感器网络节点的能量一般来源于电池,而电池的容量非常有限,制约着无线传感器网络的生命周期,因此最大化无线传感器网络生命周期是无线网络领域的研究热点,其中将可再生能源采集技术与无线传感器网络相结合是一个重点研究方向。因此,本文研究了无线传感器网络基于能量采集技术的能量管理策略,并且结合协作通信提出了新型的基于节点工作量分配的中继选择方案,有效的延长了无线传感器网络的生命周期,提升了系统性能。本文从多个方面研究了能量采集无线通信系统并取得了若干有价值的研究成果。1、研究了单节点能量采集无线通信系统的能量管理策略。根据排队论推导出单节点系统的稳定性区间。对不同数据和能量到达模型,不同能量与传输数据大小映射关系函数,不同代价函数以及不同缓存区容量情况下进行各种能量管理策略的性能仿真分析。仿真结果表明不同策略之间的吞吐量性能和时延性能差异在不同情况下均存在较大差异。2、研究了多节点能量采集无线通信系统的中继选择方案。提出了基于工作量分配的中继选择算法,并与简单中继轮换法和实时中继选择法进行了对比分析。当(?)大于δ_i时,基于工作量分配的中继选择法是吞吐量和时延性能折中的最优算法,并且减少了算法复杂度。比较了两种不同帧长情况,其系统时延的差别。基于工作量分配的中继选择算法,工作周期时长越小,系统时延越小。3、研究了衰落信道及电池非理想等实际应用情况下不同能量管理策略对单节点以及多节点能量采集无线通信系统的性能影响。在已知CSI下的新型能量管理策略可使得系统的稳定性区间比未知CSI的能量管理策略更大,并能够降低系统时延,提高系统吞吐量,大大提高了系统性能。在电池非理想情况下,不同策略的稳定性区间与存储效率β_1紧密相关,β_1越小,系统稳定性越差,系统时延越大,吞吐量越小,性能越差。
【关键词】：能量采集 能量管理策略 中继选择 排队论 无线传感器网络
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 能量采集概述11-12
• 1.2.2 能量到达特性建模12
• 1.2.3 基于采集能量的无线传输动态适配方案12-13
• 1.2.4 无线能量采集装置13-14
• 1.3 能量采集无线通信系统核心技术研究14-15
• 1.4 论文的主要研究内容15-17
• 第二章 单节点能量采集系统能量管理策略分析17-37
• 2.1 引言17
• 2.2 单节点能量采集系统模型17-18
• 2.3 能量采集系统相关理论基础18-21
• 2.3.1 马尔科夫决策过程18-20
• 2.3.2 排队论20-21
• 2.4 系统稳定性条件21
• 2.5 能量管理策略21-25
• 2.5.1 无缓存策略22
• 2.5.2 吞吐量最优策略22-23
• 2.5.3 贪婪策略23-24
• 2.5.4 改进吞吐量最优策略24-25
• 2.6 仿真分析25-35
• 2.7 本章小结35-37
• 第三章 能量采集无线通信系统中继选择方案研究37-52
• 3.1 引言37
• 3.2 能量采集无线中继系统模型37-38
• 3.3 系统稳定性条件38-40
• 3.4 中继节点时延最优的中继选择算法研究40-48
• 3.4.1 基于坐标轮换的工作量分配算法求解分析42-43
• 3.4.2 基于坐标轮换的工作量分配算法流程图43-45
• 3.4.3 基于工作量分配的中继选择算法流程图45-48
• 3.5 仿真分析48-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 在衰落信道及电池非理想等实际应用中的能量管理策略研究52-69
• 4.1 引言52
• 4.2 衰落信道单节点能量采集系统模型52-53
• 4.3 衰落信道单节点系统能量管理策略分析53-56
• 4.4 电池非理想状态下单节点系统能量管理策略分析56-57
• 4.5 仿真分析57-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 总结与展望69-71
• 5.1 论文工作总结69-70
• 5.2 未来工作展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 答辩委员会对论文的评定意见77

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本文编号：609901