無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network,WSN）是由大量微型廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)可對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并利用無(wú)線通信技術(shù),以單跳或多跳的方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳遞至信息管理處。近年來(lái),WSN因其自身良好的靈活性、優(yōu)異的自適應(yīng)能力和自組織能力而受到了廣泛關(guān)注。然而普通的傳感器節(jié)點(diǎn)大多由能量有限的電池供電,節(jié)點(diǎn)的能耗問(wèn)題逐漸成為限制其發(fā)展的重要因素。在此背景下,能量采集WSN應(yīng)運(yùn)而生。能量采集WSN能夠收集周圍環(huán)境中的能量并將其轉(zhuǎn)化為電能,是一種能夠?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)持續(xù)供能的新型網(wǎng)絡(luò)。論文以信息能量同傳和協(xié)作傳輸理論為基礎(chǔ),研究了能量采集WSN系統(tǒng)的功率分配算法。常見的功率分配算法有獨(dú)立無(wú)協(xié)作傳輸算法、等功率分配算法、注水功率分配算法、信道反演功率分配算法等。傳統(tǒng)功率分配算法中,注水算法實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量最大,系統(tǒng)性能最優(yōu),但該算法并沒有考慮系統(tǒng)的能量因果約束條件。針對(duì)這一問(wèn)題,本文提出了改進(jìn)的能量轉(zhuǎn)移功率分配（Improving Energy-Transferring Power Allocation,IETPA）算法。論文主要內(nèi)容和研究... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

能量采集WSN系統(tǒng)模型

論文研究?jī)?nèi)容和主要工作由于傳統(tǒng) WSN 中傳感器節(jié)點(diǎn)能量有限，使得網(wǎng)絡(luò)自身生存時(shí)間受限。節(jié)點(diǎn)能量使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生改變，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)失效，由此一來(lái)不利于 WSN 發(fā)展。針對(duì) WSN 網(wǎng)絡(luò)能量受限這一問(wèn)題，目前多數(shù)文獻(xiàn)致力于研究如何采取有能手段延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，但這并不能從根本解決問(wèn)題。此外，傳統(tǒng)的供電方傳感器節(jié)點(diǎn)的部署范圍有限，使 WSN 無(wú)法部署在一些特殊環(huán)境中。因此，本文能量采集技術(shù)，在傳統(tǒng) WSN 的基礎(chǔ)上加裝能量采集模塊，使系統(tǒng)具備能量自供能，并擴(kuò)大傳感器節(jié)點(diǎn)的部署范圍。本文又在能量采集 WSN 的基礎(chǔ)上擬結(jié)合協(xié)技術(shù)，通過(guò)引入中繼節(jié)點(diǎn)達(dá)到增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量、擴(kuò)大通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍、降低耗和通信環(huán)境中路徑損耗對(duì)信息、能量傳輸帶來(lái)的影響等目的。根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)的不同，本文還推導(dǎo)了能量采集 WSN 在解碼轉(zhuǎn)發(fā)（Decode-and-forward ，DF）轉(zhuǎn)發(fā)（Amplify-and-forward ，AF）模式下分別采用獨(dú)立無(wú)協(xié)作傳輸算法、等功算法及注水功率分配算法時(shí)中斷概率的表達(dá)式，并在傳統(tǒng)功率分配算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。本文研究框架如圖 1.2 所示。

2 能量采集 WSN 技術(shù)與系統(tǒng)模型2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）概述2.1.1 WSN 的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量微型廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)和少數(shù)匯聚節(jié)點(diǎn)（sink node）或基站構(gòu)成的一種無(wú)線通信系統(tǒng)[21]，其結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。多數(shù)情況下，傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)多跳、自組織方式進(jìn)行組網(wǎng)，這些傳感器節(jié)點(diǎn)同時(shí)具有傳感、信息處理和進(jìn)行無(wú)線通信及路由的功能，且均由能量有限的電池供電。圖中節(jié)點(diǎn) A、B 之間的信息傳輸表示 WSN 中傳感器節(jié)點(diǎn)以 1 跳的方式進(jìn)行信息傳遞，節(jié)點(diǎn) A、C 之間的信息傳輸表示信息以 2 跳的方式傳遞。分布在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的普通傳感器節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)多跳方式傳送到最近的匯聚節(jié)點(diǎn)或基站，再由匯聚節(jié)點(diǎn)或基站利用 Internet 或衛(wèi)星媒介將信息傳遞給任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)信息進(jìn)行分類及管理后，由用戶進(jìn)行集中處理。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3280718