發(fā)布時(shí)間：2017-06-11 21:03

  本文關(guān)鍵詞：能量自供給無線設(shè)備傳輸速率調(diào)度算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著各種無線設(shè)備不斷滲透到人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)生產(chǎn)中的各個(gè)方面,其能耗問題日益突出,制約了無線設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展與普及。能量自供給技術(shù)與無線傳輸速率調(diào)度技術(shù)分別從“開源”與“節(jié)流”兩個(gè)角度解決無線設(shè)備能耗問題。能量自供給是指無線設(shè)備從環(huán)境中采集能量,是一種新興的能源解決方案,代表了未來能源的發(fā)展方向。無線傳輸速率調(diào)度是指在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中調(diào)整傳輸速率,以慢速傳輸減小通信能耗、以高速傳輸減少延遲。將兩者相結(jié)合,能量自供給無線設(shè)備速率調(diào)度算法設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是低延遲、低能耗、高傳輸量。然而,低延遲意味著高傳輸速率,那么必然帶來高能耗；反之亦然。所以上述目標(biāo)不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。如何為能量自供給無線設(shè)備在能耗、延遲、傳輸量三者之間尋求恰當(dāng)?shù)钠胶馐钱?dāng)前急需解決的問題。已有工作針對(duì)能量自供給設(shè)備的速率調(diào)度研究,都單純以最大化數(shù)據(jù)傳輸量為目標(biāo),存在如下不足。首先,在無線傳輸中,通信信道往往被多個(gè)應(yīng)用共享,信道上的數(shù)據(jù)報(bào)文具有各自獨(dú)立的傳輸延時(shí)約束,但最大化傳輸量的目標(biāo)無法滿足不同應(yīng)用傳輸延時(shí)約束。其次,傳統(tǒng)電池供電設(shè)備速率調(diào)度問題考慮到數(shù)據(jù)報(bào)文具有獨(dú)立傳輸延時(shí)約束,但是已有的算法無法處理后到達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào)文具有更為緊急的延時(shí)約束的情況。最后,在移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸中,由于傳輸距離時(shí)刻變化,傳輸功率與傳輸速率之間的關(guān)系也時(shí)刻變化,一個(gè)頗具挑戰(zhàn)的問題是在移動(dòng)傳輸中最大化數(shù)據(jù)傳輸量；目前最好的研究結(jié)果是近似算法,是否存在直接計(jì)算最大數(shù)據(jù)傳輸量的最優(yōu)算法尚無定論。針對(duì)上述不足,本文分別研究了如下問題。首先,在能量自供給設(shè)備速率調(diào)度問題中引入傳輸延時(shí)約束,該問題本質(zhì)是給定數(shù)據(jù)量和延時(shí),最小化能耗。為此,本文提出截?cái)喾椒�、截除能耗高�?并通過迭代計(jì)算最優(yōu)速率調(diào)度。其次,研究電池供電設(shè)備節(jié)能速率調(diào)度問題,其本質(zhì)是在無能量自供給時(shí),在數(shù)據(jù)傳輸量和延時(shí)約束下最小化能耗。本文創(chuàng)立新型數(shù)據(jù)區(qū)間關(guān)鍵概念,通過反復(fù)尋找密度最大數(shù)據(jù)區(qū)間計(jì)算最優(yōu)解。再次,研究移動(dòng)傳輸中能量自供給設(shè)備數(shù)據(jù)量最大化問題,其本質(zhì)是給定能耗約束,最大化數(shù)據(jù)傳輸量。本文設(shè)計(jì)水箱技術(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)規(guī)劃進(jìn)行調(diào)度,在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)得到最優(yōu)解。最后,本文開發(fā)了一套調(diào)度工具原型系統(tǒng)、封裝支持標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)調(diào)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫。本文通過“開源”與“節(jié)流”兩種技術(shù)解決無線設(shè)備的能耗問題。在研究中為能量自供給無線設(shè)備設(shè)計(jì)的傳輸速率調(diào)度算法,具有低延遲、低能耗、高傳輸量三者平衡的特點(diǎn)。由于無線設(shè)備的廣泛使用,該算法推廣后,可以在人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣?huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面發(fā)揮重要作用。
【關(guān)鍵詞】：能量自供給 無線傳輸 速率調(diào)度 傳輸延時(shí)約束 移動(dòng)匯聚節(jié)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.1 研究背景14-16
• 1.1.1 無線傳輸速率調(diào)度技術(shù)15
• 1.1.2 能量自供給技術(shù)15-16
• 1.2 研究挑戰(zhàn)、問題與意義16-19
• 1.2.1 研究挑戰(zhàn)16-17
• 1.2.2 研究問題與意義17-19
• 1.3 相關(guān)工作和研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3.1 處理器動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整(DVS)技術(shù)19
• 1.3.2 靜止傳輸時(shí)電池供電設(shè)備節(jié)能速率調(diào)度19-20
• 1.3.3 靜止傳輸時(shí)能量自供給設(shè)備能量高效調(diào)度20-21
• 1.3.4 移動(dòng)傳輸中能量自供給設(shè)備數(shù)據(jù)量最大化21-22
• 1.3.5 研究現(xiàn)狀總結(jié)與研究思路22-23
• 1.4 研究目標(biāo)和內(nèi)容23-25
• 1.4.1 研究目標(biāo)23-24
• 1.4.2 研究內(nèi)容24-25
• 1.5 論文組織結(jié)構(gòu)25-26
• 第2章 靜止傳輸時(shí)電池供電設(shè)備節(jié)能速率調(diào)度26-52
• 2.1 引言26-27
• 2.2 系統(tǒng)模型和問題定義27-29
• 2.2.1 數(shù)據(jù)集及其延遲約束27-28
• 2.2.2 系統(tǒng)模型28-29
• 2.2.3 問題定義29
• 2.3 密度最大區(qū)間優(yōu)先(DIF)策略29-41
• 2.3.1 最優(yōu)速率策略的基本性質(zhì)29-31
• 2.3.2 數(shù)據(jù)區(qū)間和密度最大區(qū)間31-33
• 2.3.3 密度最大區(qū)間優(yōu)先(DIF)策略33-41
• 2.4 具體數(shù)據(jù)報(bào)文最優(yōu)調(diào)度41-44
• 2.5 在線策略和仿真結(jié)果44-50
• 2.5.1 有的在線策略44-45
• 2.5.2 密度指導(dǎo)的降溫策略45-48
• 2.5.3 仿真結(jié)果48-50
• 2.6 本章小結(jié)50-52
• 第3章 靜止傳輸時(shí)能量自供給設(shè)備能量高效調(diào)度52-76
• 3.1 引言52-53
• 3.2 問題定義53-56
• 3.3 帶有公共截止時(shí)間的數(shù)據(jù)報(bào)文最優(yōu)速率調(diào)度56-60
• 3.3.1 最優(yōu)速率調(diào)度的基本性質(zhì)56-57
• 3.3.2 “截?cái)唷狈椒?/span>57-60
• 3.4 帶有獨(dú)立截止時(shí)間的數(shù)據(jù)報(bào)文最優(yōu)速率調(diào)度60-65
• 3.4.1 最優(yōu)性質(zhì)60-61
• 3.4.2 截?cái)喾椒ǖ囊话慊?/span>61-65
• 3.5 離散速率調(diào)度的框架65-67
• 3.6 傳輸吞吐量最大化67-68
• 3.6.1 公共截止時(shí)間的情況67-68
• 3.6.2 獨(dú)立截止時(shí)間的情況68
• 3.7 動(dòng)態(tài)聯(lián)機(jī)算法和仿真實(shí)驗(yàn)68-71
• 3.7.1 動(dòng)態(tài)聯(lián)機(jī)算法69-70
• 3.7.2 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置70
• 3.7.3 仿真結(jié)果70-71
• 3.8 詳細(xì)證明和補(bǔ)充信息71-74
• 3.8.1 “ZM速率調(diào)度算法”的簡短介紹71-73
• 3.8.2 引理3.3的證明73
• 3.8.3 定理3.3的證明73-74
• 3.8.4 定理3.4的證明74
• 3.9 本章小結(jié)74-76
• 第4章 移動(dòng)傳輸中能量自供給設(shè)備數(shù)據(jù)量最大化76-92
• 4.1 引言76-77
• 4.2 問題定義77-79
• 4.3 靜態(tài)離線最優(yōu)算法79-87
• 4.3.1 單傳感器DCMM問題和凸規(guī)劃建模79-82
• 4.3.2 水箱技術(shù)82-83
• 4.3.3 計(jì)算水位的算法83-85
• 4.3.4 一般化的DCMM問題的最優(yōu)解85-87
• 4.4 動(dòng)態(tài)聯(lián)機(jī)分布式算法87-88
• 4.5 算法性能評(píng)估88-91
• 4.5.1 仿真設(shè)置88-89
• 4.5.2 仿真結(jié)果89-91
• 4.6 本章小結(jié)91-92
• 第5章 能量自供給無線設(shè)備傳輸速率調(diào)度工具原型系統(tǒng)92-106
• 5.1 系統(tǒng)簡介92-93
• 5.1.1 系統(tǒng)需求92-93
• 5.1.2 系統(tǒng)目標(biāo)與組成93
• 5.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)93-98
• 5.2.1 系統(tǒng)總框架93-94
• 5.2.2 系統(tǒng)總體流程圖94-95
• 5.2.3 靜止電池調(diào)度模塊設(shè)計(jì)95-96
• 5.2.4 靜止自供給調(diào)度模塊設(shè)計(jì)96
• 5.2.5 移動(dòng)自供給調(diào)度模塊設(shè)計(jì)96-97
• 5.2.6 執(zhí)行與結(jié)果展示模塊設(shè)計(jì)97-98
• 5.3 系統(tǒng)應(yīng)用示例98-104
• 5.3.1 系統(tǒng)組成與邏輯關(guān)系98
• 5.3.2 系統(tǒng)主界面98
• 5.3.3 靜止場景構(gòu)建98-99
• 5.3.4 移動(dòng)場景構(gòu)建99-100
• 5.3.5 參數(shù)配置100-101
• 5.3.6 調(diào)度運(yùn)算101
• 5.3.7 結(jié)果展示101-104
• 5.4 本章小結(jié)104-106
• 第6章 總結(jié)與展望106-110
• 6.1 論文總結(jié)106-107
• 6.1.1 靜止傳輸時(shí)電池供電設(shè)備節(jié)能速率調(diào)度(第2章)106
• 6.1.2 靜止傳輸時(shí)能量自供給設(shè)備能量高效調(diào)度(第3章)106
• 6.1.3 移動(dòng)傳輸中能量自供給設(shè)備數(shù)據(jù)量最大化(第4章)106-107
• 6.1.4 傳輸功率調(diào)度工具原型系統(tǒng)(第5章)107
• 6.2 下一步研究的方向107-110
• 參考文獻(xiàn)110-114
• 致謝114-116
• 攻讀博士期間論文發(fā)表情況116-118
• 攻讀博士期間參與的科研項(xiàng)目118-120
• 作者簡介120-121

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