[發明專利]一種適用于能量采集型無線傳感網絡的線性傳輸調度方法

在審

• 申請號: 201711088227.6
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107995674A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 黃亮;馮旭;錢麗萍;吳遠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W72/04;H04W72/12;H04W84/18
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明屬于通信領域，尤其是涉及具有能量采集的通信系統以及用于能量采集傳感器節點的基于閾值的傳輸調度方法。

背景技術

隨著無線通信技術的廣泛發展，無線通信技術已經滲入到人類生活的方方面面。當前，無線傳感器網絡已經廣泛部署用于物聯網，包括環境控制，對象跟蹤，健康監控等。然而，這些普遍的無電纜傳感器節點通常受到由于感測和無線通信的有限能量的約束。為此，當前已經提出能量收集(EH)技術，作為應對無線傳感器網絡中的能量消耗的解決方案。具體來說，傳感器節點由環境能量供電，例如太陽能，風能，熱電功率和射頻功率。由于能量到達的間歇性，為了保證無線傳感器網絡中的傳輸可靠性，系統管理能量供應是很有必要的。

發明內容

為了克服能量采集型無線傳感網絡傳輸調度方式存在的能量到達的間歇性的不足，為了保證無線傳感器網絡中的傳輸可靠性，本發明提供了一種能量采集型無線傳感網絡的線性傳輸調度方法，最大化長期平均傳輸收益，系統管理能量供應。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種適用于能量采集型無線傳感網絡的線性傳輸調度方法，所述方法，包括以下步驟：

1)在由一對發射機和接收機組成的時隙能量收集通信系統中，將時間間隔[t,t+1)表示為時隙t，其中t屬于正整數，假設發射機在時隙t具有的數據包個數為D_t，具有的能量包個數為E_t，在每個時隙中，允許發射機通過精確消耗一個能量包來發送最多一個數據包，假設數據緩沖器大小和能量存儲容量分別為D和E，能量收集系統狀態(D_t,E_t)的穩態空間被定義為：

{(i+1,0),(1,1),(1,j+1):i＝1,2,…,D,j＝1,2,…,E}(1)

其中，式中各參數定義如下：

D：數據緩沖器大小；

E：能量存儲容量；

2)定義作為收益值v_l和相應的索引之間的函數映射，假設在數據緩沖器中存在i個數據包，則在其具有不小于v_th(i,1)的收益值的緩沖器中存在數據包的概率是如果允許分組傳輸，則其收益值必須大于或等于具有期望的傳送收益值的v_th(i,1)，當數據系統中存在i個數據包時，傳輸過程的條件期望收益如下：

其中，式中各參數定義如下：

v_th(i,1)：系統狀態為(i,1)時的收益值；

收益值v_l和相應的索引之間的函數映射；

期望傳輸收益值；

緩沖器中存在數據包的概率；

3)與步驟2)類似，當能量系統中存在j個能量包時的傳輸過程的條件期望收益如下：

其中，式中各參數定義如下：

v_th(1,j)：系統狀態為(1,j)時的收益值；

收益值v_l和相應的索引之間的函數映射；

期望傳輸收益值；

緩沖器中存在數據包的概率；

E：能量存儲容量；

λ_d：數據包到達概率；

λ_e：能量包到達概率；

4)為了最大化在數據存儲情況下預期收益，當系統中存在i個數據包時總是以最大條件預期收益G_i(v_th(i,1))發送的傳輸策略，最佳閾值的計算過程為：

步驟4.1：系統狀態為(i,1)，i初始化為1，最大值為D+1，D為數據緩沖器大小；v_l為收益值，l初始化為1，L為收益值集合的大小；

步驟4.2：當i小于或等于D+1時，同時l不等于L，則計算條件預期收益G_i(v_l)和G_i(v_l+1)的值，如果l等于L，則最佳閾值為v_L；

步驟4.3：如果條件預期收益G_i(v_l)的值大于或等于G_i(v_l+1)的值，則最佳閾值為v_l,同時i加1，否則將l加1；

步驟4.4：再次回到步驟3.2，完成一次循環，如果i依然小于或等于D+1則繼續循環，直到i大于D+1時結束循環，輸出最佳閾值