[发明专利]一种适用于能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法

摘要

一种适用于能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法，包括以下步骤1)在由一对发射机和接收机组成的时隙能量收集通信系统中，根据数据和能量定义出系统状态；2)计算当数据系统中存在i个数据包时，传输过程的条件期望收益；3)计算当能量系统中存在j个能量包时，传输过程的条件期望收益；4)当系统中存在i个数据包时的传输过程的最佳阈值和当系统中存在j个能量包时的传输过程的最佳阈值的计算。本发明提出阈值的传输调度策略和计算阈值的算法，通过安排数据传输和管理已获得的能量最大化了长期平均传输收益，保证了无线传感器网络中的传输可靠性。

主权项

一种适用于能量采集型无线传感网络的线性传输调度方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)在由一对发射机和接收机组成的时隙能量收集通信系统中，将时间间隔[t,t+1)表示为时隙t，其中t属于正整数，假设发射机在时隙t具有的数据包个数为Dt，具有的能量包个数为Et，在每个时隙，允许发射机通过精确消耗一个能量包来发送最多一个数据包，假设数据缓冲器大小和能量存储容量分别为D和E，能量收集系统状态(Dt,Et)的稳态空间被定义为：{(i+1,0),(1,1),(1,j+1):i＝1,2,…,D,j＝1,2,…,E} (1)其中，式中各参数定义如下：D：数据缓冲器大小；E：能量存储容量；2)定义ζ作为收益值vl和相应的索引之间的函数映射，假设在数据缓冲器中存在i个数据包，则在其具有不小于vth(i,1)的收益值的缓冲器中存在数据包的概率是如果允许分组传输，则其收益值必须大于或等于具有期望的传送收益值的vth(i,1)，当数据系统中存在i个数据包时，传输过程的条件期望收益如下：Gi(vth(i,1))=(1-(1-F‾ζ(vth(i,1)))i)V‾ζ(vth(i,1))---(2)]]>其中，式中各参数定义如下：vth(i,1)：系统状态为(i,1)时的收益值；ζ：收益值vl和相应的索引之间的函数映射；期望传输收益值；缓冲器中存在数据包的概率；3)当能量系统中存在j个能量包时的传输过程的条件期望收益如下：Gj(vth(1,j))=(1-(1-F‾ζ(vth(i,1)))1+(E-j+1)λd/λe)V‾ζ(vth(1,j))---(3)]]>其中，式中各参数定义如下：vth(1,j)：系统状态为(1,j)时的收益值；ζ：收益值vl和相应的索引之间的函数映射；期望传输收益值；缓冲器中存在数据包的概率；E：能量存储容量；λd：数据包到达概率；λe：能量包到达概率；4)为了最大化在数据存储情况下预期收益，当系统中存在i个数据包时总是以最大条件预期收益Gi(vth(i,1))发送的传输策略，最佳阈值的计算过程为：步骤4.1：系统状态为(i,1)，i初始化为1，最大值为D+1，D为数据缓冲器大小；vl为收益值，l初始化为1，L为收益值集合的大小；步骤4.2：当i小于或等于D+1时，同时l不等于L，则计算条件预期收益Gi(vl)和Gi(vl+1)的值，如果l等于L，则最佳阈值为vL；步骤4.3：如果条件预期收益Gi(vl)的值大于或等于Gi(vl+1)的值，则最佳阈值为vl,同时i加1，否则将l加1；步骤4.4：再次回到步骤3.2，完成一次循环，如果i依然小于或等于D+1则继续循环，直到i大于D+1时结束循环，输出最佳阈值5)当系统中存在j个能量包时，传输过程的最佳阈值的计算过程为：步骤5.1：系统状态为(1,j)，j初始化为1，最大值为E+1，E为能量存储容量；vl为收益值，l初始化为1，L为收益值集合的大小；步骤5.2：当j小于或等于E+1时，同时l不等于L，则计算条件预期收益Gj(vl)和Gj(vl+1)的值，如果l等于L，则最佳阈值为vL；步骤5.3：如果条件预期收益Gj(vl)的值大于或等于Gj(vl+1)的值，则最佳阈值为vj,同时j加1，否则将l加1；步骤5.4：再次回到步骤5.2，完成一次循环，如果j依然小于或等于E+1则继续循环，直到j大于E+1时结束循环，输出最佳阈值