【摘要】：在中繼協(xié)作無線傳感網(wǎng)(Cooperative Relaying-WSNs,CR-WSNs)中,源節(jié)點和目的節(jié)點可在中繼節(jié)點的輔助下傳輸數(shù)據(jù)。為了進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能,采用了無線攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技術(shù)和無速率編碼(Rateless Codes,RCs)技術(shù)。SWIPT技術(shù)改變了能量轉(zhuǎn)移方式,將無線信號轉(zhuǎn)化為能量和信息兩部分,使信息量和能量可優(yōu)化且相互制約,解決了CR-WSNs能量受限問題。無速率編碼(Rateless Codes,RCs)改變了信息接收方式,使信息在接收方可被部分積累,提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。然而,能量轉(zhuǎn)移方式以及信息接收方式的變化均為中繼選擇算法的設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)選擇最佳中繼來最大化CR-WSNs系統(tǒng)吞吐量仍是亟待解決的問題。本文基于SWIPT和RCs的兩跳CR-WSNs和多跳CR-WSNs兩個數(shù)據(jù)傳輸場景,考慮對系統(tǒng)資源進(jìn)行分配和優(yōu)化,對最大化吞吐量為目標(biāo)的中繼選擇算法展開研究,主要工作如下:(1)在基于SWIPT和RCs的兩跳CR-WSNs中,針對能量分配和信息量分配制約著中繼傳輸功率和傳輸時間的分配,從而影響中繼選擇和系統(tǒng)吞吐量的問題,提出了新的中繼選擇算法。該算法綜合考慮了能量和信息資源的分配比例、傳輸功率資源以及傳輸時間資源的優(yōu)化分配,以最大化系統(tǒng)吞吐量為目標(biāo),將中繼選擇問題建模成非凸優(yōu)化問題。通過采用拉格朗日對偶法對其進(jìn)行解耦求解,最終得到最優(yōu)中繼選擇策略和系統(tǒng)最大吞吐量。(2)在基于SWIPT和RCs的多跳CR-WSNs中,針對中繼能量分配對中繼傳輸功率的制約、信息分配對下一跳中繼信息積累量的制約以及SWIPT對中繼能量和信息的相互制約,從而改變了路徑選擇和系統(tǒng)吞吐量的問題,設(shè)計了新的路由算法(SWIPT-Rateless Codes Routing,S-RCR)來最大化系統(tǒng)的吞吐量。該算法綜合了能量、信息、傳輸功率以及傳輸時間等資源優(yōu)化分配的路由度量,并以該路由度量為目標(biāo)選擇路由路徑,最大化系統(tǒng)的吞吐量。
【圖文】：

圖２．１無線傳感網(wǎng)分類架構(gòu)逡逑如圖２．１，本節(jié)首先對無線傳感網(wǎng)進(jìn)行分類，在細(xì)化分類的基礎(chǔ)上關(guān)注在無逡逑９逡逑

圖３．１兩跳中繼協(xié)作數(shù)據(jù)傳輸過程逡逑和兩個階段的傳輸時長
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.9;TN929.5

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