一种高能效的传感云下行无线携能通信方法技术

本发明专利技术涉及无线通信技术领域，具体涉及一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，包括下述步骤：S1.在每一传感器区域设置一个Sink节点；S2.在同一时刻，干扰范围内的多个Sink节点以随机接入的方式竞争同一信道；S3.所述Sink节点向干扰范围内的传感器节点以广播方式发送时长为τ的数据，根据所述Sink节点获得确认信号作为信道竞争成功时的信标；S4.根据所述Sink节点的能量收集与信息解码过程建立能效模型，且通过所述能效模型获得所述Sink节点的最优信道竞争次数，且在所述Sink节点的最优信道竞争次数后进行下行无线携能通信。发明专利技术通过在信道状态良好时进行能量传输，从而节省资源消耗和提升无线携能通信传递能效。

【技术实现步骤摘要】
一种高能效的传感云下行无线携能通信方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种高能效的传感云下行无线携能通信方法。
技术介绍
随着通信工程设施的普及和发展，人们对高能效的无线通信要求也越来越高，如何在无线通信传输信息和能量的过程中再次提高二者传递能效，将成为下一代无线通信的关键问题。目前，传感云技术是集传输、存储、采集、可视化、接口、APP、微信于一体的传感器与应用服务平台，支持多种模式平台私有化部署。由于传感云强大的硬件产品接入能力，有效降低了硬件产品的物联网接入成本，是传感器、控制器等硬件产品的验证、展示、应用平台。其中，在传感云系统中存在着大量的传感器节点，此类节点的无线能量传输与补给依赖于具体的系统决策与当前的信道状态。现有的无线协能通信系统决策中，能量和信息的传输均为全时段进行，且所制定的系统决策尚不能够应对信道的时变特性，即当信道状态不佳时，不得不增大发射功率以满足接收端的能量收集需求，这就造成了系统资源的浪费；同时由于能量收集网络中双路径近-远问题的存在，信道状态同时影响着下行链路的能量传输和上行链路的信息传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于，包括下述步骤：/nS1.在传感云网络的底层中，将多个传感器节点构成蜂窝结构的传感器区域，每一传感器区域设置一个Sink节点；/nS2.所述Sink节点通过云端信息共享获知其它传感器区域的Sink节点链路的通信状态，且在同一时刻，干扰范围内的多个所述Sink节点以随机接入的方式竞争同一信道；/nS3.所述Sink节点向干扰范围内的传感器节点以广播方式发送时长为τ的数据，且所述Sink节点在所述传感器节点接收到数据后获得所述传感器节点的确认信号，以根据所述Sink节点获得确认信号作为信道竞争成功时的信标；/nS4.根据所述Sink节点的能量收...

【技术特征摘要】
1.一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1.在传感云网络的底层中，将多个传感器节点构成蜂窝结构的传感器区域，每一传感器区域设置一个Sink节点；
S2.所述Sink节点通过云端信息共享获知其它传感器区域的Sink节点链路的通信状态，且在同一时刻，干扰范围内的多个所述Sink节点以随机接入的方式竞争同一信道；
S3.所述Sink节点向干扰范围内的传感器节点以广播方式发送时长为τ的数据，且所述Sink节点在所述传感器节点接收到数据后获得所述传感器节点的确认信号，以根据所述Sink节点获得确认信号作为信道竞争成功时的信标；
S4.根据所述Sink节点的能量收集与信息解码过程建立能效模型，且通过所述能效模型获得所述Sink节点的最优信道竞争次数，且在所述Sink节点的最优信道竞争次数后进行下行无线携能通信。


2.根据权利要求1所述的一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于：根据所述Sink节点下行阶段的单位能耗所能实现的所述Sink节点上行阶段的吞吐量，建立所述能效模型，且所述Sink节点竞争获得信道进行下行无线携能通信并收到所述传感器节点上传的采集数据的过程为一次任务过程，在Y次任务过程中，所述传感器区域的平均能效为：



其中，Y为任务的次数，M为所述传感器区域内所述传感器节点的数量，m为所述传感器节点的编号，TPSm,y为第y次任务过程中第m个所述传感器节点所实现的上行链路吞吐量，P为所述Sink节点的发送功率，tS,y为第y次任务过程中下行无线携能通信的时长，N为所述Sink节点信道竞争周期，且N为整数，Ny为第y次任务过程中所需的信道竞争次数，ND为信道竞争次数上限，i为所述Sink节点信道竞争的回次，nip为所述Sink节点第i回次信道竞争成功的期望竞争次数，τ为所述Sink节点信道侦测时长，Pτ为所述Sink节点每次信道竞争的能耗，D为所述Sink节点下行无线携能通信的最大时延，ND为所述Sink节点最大信道竞争次数，n1为所述Sink节点第一次信道竞争成功的期望竞争次数，p为所述Sink节点参与信道竞争的概率，n1p为所述Sink节点达到最大时延时的信道竞争总次数期望，n1pPτ为竞争能耗期望。


3.根据权利要求2所述的一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于：所述Sink节点最大信道竞争次数的表达式为：



其中，D为所述Sink节点下行无线携能通信的最大时延，T为所述Sink节点一次信道竞争周期。


4.根据权利要求2所述的一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于：通过对所述传感器区域的平均能效给定初始值0后，利用牛顿迭代法计算最优平均能效，通过根据最优平均能效和最有停止规则获得Sink节点在第Ny次竞争成功后进行下行无线携能通信的吞吐量阈值，且通过下行无线携能通信的吞吐量阈值获得所述Sink节点最优下行无线携能通信时刻。


5.根据权利要求4所述的一种高能效的传感云下行无线携能通信方法，其特征在于：所述传感器区域平均能效所对应的第y次任务中第Ny次信道竞争成功时所实现的吞吐量为：



其中，为所述Sink在第y次任务过程的第Ny次信道竞争后开始下行无线携能通信的最优吞吐量阈值；r为上行吞吐量参数；为当传感器区域的平均能效；TPSmax为截至当前所获得的最大吞吐量；为所述Sink在第y次任务过程的第Ny+1次信道竞争后开始下行无线携能通信的最优吞吐量阈值；FTPS(r)为上行链路吞吐量的累积分布函数；P为Sink节点发射功率；y(Ny+1)为第y次任务过程中的Ny+1次信道竞争中成功获取信道并进行下行无线携能通信的时刻；为Ny...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，张桂芬，葛丽娜，苏金秋，梁啸，谢俊峰，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：广西;45