【摘要】：認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(CRSN)是一種傳統(tǒng)無線傳感器(WSN)網(wǎng)絡(luò)與認(rèn)知無線電(CR)相結(jié)合的新型網(wǎng)絡(luò)。它能夠有效地緩解WSN中頻譜資源匱乏的問題,具有很大的發(fā)展?jié)摿Α５獵RSN仍然采用傳統(tǒng)電池供電,其應(yīng)用與發(fā)展面臨著資源限制、能量約束等問題。本文針對這兩個問題進(jìn)行研究,并提出了有效的解決方案�；诨旌闲缘念l譜感知方法,論文第三章提出了一種有效減少參與頻譜感知節(jié)點個數(shù)的低能耗節(jié)點選擇算法(SENS)。該算法降低認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)和能耗,同時也能有效解決傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的能耗問題。該算法綜合考慮了節(jié)點的感知能耗和性能參數(shù)(檢測率,虛警率),構(gòu)成節(jié)點選擇的優(yōu)先級函數(shù),根據(jù)節(jié)點的優(yōu)先級排序?qū)?jié)點進(jìn)行選擇,最大限度地減少了能量消耗。并且,本文采用“OR”融合準(zhǔn)則,提出僅判決為“1”的節(jié)點將本地感知的信息發(fā)送給融合中心,可以減少信息傳輸過程中的能量損耗,達(dá)到節(jié)能的目的。由仿真結(jié)果可知,SENS算法在滿足感知性能要求的同時可以有效降低能耗。為了減少CRSN中認(rèn)知過程所產(chǎn)生的能耗,降低功能實現(xiàn)的成本,論文第四章提出了一種新型網(wǎng)絡(luò)。首先將具有認(rèn)知功能的節(jié)點歸為一類,并提升該類節(jié)點的信息處理和能量收集能力,再將獨立出來的認(rèn)知功能節(jié)點與普通傳感器節(jié)點按一定的比例重新進(jìn)行部署,形成異質(zhì)節(jié)點認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(HT-CRSN)。為了提高網(wǎng)絡(luò)處理信息能力和減少部署成本,HT-CRSN將大部分處理任務(wù)集中在性能較強(qiáng)的認(rèn)知節(jié)點上。由于傳統(tǒng)的MAC協(xié)議難以適用這種新型網(wǎng)絡(luò),本章提出了適用于HT-CRSN的工作時序和MAC協(xié)議,并對該協(xié)議進(jìn)行了能耗分析和仿真驗證。由仿真結(jié)果可知,通過調(diào)整CNs和SNs的數(shù)目比例以及CNs的能量收集速率能夠均衡兩類異質(zhì)節(jié)點的能耗,提高網(wǎng)絡(luò)生命周期。論文主要對認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的頻譜感知、MAC協(xié)議進(jìn)行了充分的研究,并提出一些優(yōu)化方案。最后對現(xiàn)有的CRSN理論作了進(jìn)一步的擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN925;TP212.9
【圖文】：

如表 3.1 所示，在200 200的矩形范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)部署 50 個傳感器節(jié)電路的功耗為40nJ ，偵聽信道的能耗大約為40mw，信號處理部分的數(shù)0k b /s ，電路電壓為 2V ，電流為17.5mA，假設(shè)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)所消耗的數(shù)bit ，所以每個節(jié)點的感知能量約為190cE nJ，并設(shè)240fs pJ bit m。表 3.1 仿真參數(shù)值的設(shè)定參數(shù) 取值仿真場景范圍 200m 200mFC 節(jié)點位置 1 50,100 認(rèn)知傳感器節(jié)點總數(shù) 50發(fā)送（或接收）數(shù)據(jù)包大小 1bitelecE 80nJ bitfs 240 pJ bit m 0.9 0.1 0.01

節(jié)點數(shù)目的增加，被選擇的節(jié)點數(shù)也隨之增加，這是因為RSSA算法在進(jìn)擇時采取的是隨機(jī)的方式，并沒有對節(jié)點選擇進(jìn)行優(yōu)化處理，因此會選的節(jié)點。MEA算法中，隨著節(jié)點數(shù)目的增加，距離融合中心距離較近的隨之增加（一般情況下），但是這些節(jié)點同時要滿足dP 以及選擇節(jié) N 的兩個約束條件，因此MEA算法所選擇的節(jié)點數(shù)較少。EESS算法中，數(shù)目的增加被選擇的節(jié)點數(shù)較少，且基本保持在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)為EESS算法采用了拉格朗日法和KKT條件，形成一個可以代表節(jié)點優(yōu)先選擇公式，可以對節(jié)點進(jìn)行較好的選擇，因此具有較好的性能。相對于，本文所提出的算法更具靈活性，在所形成的優(yōu)先權(quán)函數(shù)中，根據(jù)節(jié)點節(jié)點的性能（iFCdP ,iFCfP ）動態(tài)調(diào)整 k 值，因此與EESS算法相比，節(jié)點加靈活，選擇的節(jié)點數(shù)更少。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 許馳;鄭萌;梁煒;于海斌;;認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作頻譜感知[J];信息與控制;2015年04期

2 郎為民;楊德鵬;李虎生;;無線認(rèn)知傳感器網(wǎng)絡(luò)研究[J];數(shù)據(jù)通信;2012年01期

本文編號：2727969