本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信性能確定上界研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

通信技術(shù)

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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信技術(shù)的能量效率研究 張蔓’丁源洪

( 1 .民航西北空管局陜西西安 7 1 0 0 8 2; 2 .西安咸陽國(guó)際機(jī)場(chǎng)陜西西安 7 1 0 0 8 2 ) 摘要：文章以傳統(tǒng)s I s 0處理技術(shù)為對(duì)比對(duì)象，在對(duì)協(xié)作MI MO系統(tǒng)能量損耗構(gòu)成情況進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，對(duì)比了S I S O與MI MO在能量損耗方面 的性能差異，證實(shí)了協(xié)作MI MO系統(tǒng)對(duì)于降低能量損耗提高能量效率的重要價(jià)值，望能夠引起重視與關(guān)注。 關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信能量效率中圖分類號(hào)： T P 3 9 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： l 0 0 7— 9 4 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 5— 0 0 5 4— 0 1

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)成本低廉、功耗小、感知計(jì)算能力穩(wěn)放大，再次通過濾波，頻率合成后進(jìn)行混頻器，濾波處理后輸入中頻定、以及無線通信能力等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于社會(huì)發(fā)展中放大器，最終通過A/ D轉(zhuǎn)化接收。 的多個(gè)領(lǐng)域。由于無線傳感器節(jié)點(diǎn)多依賴于內(nèi)置電池，故而節(jié)點(diǎn)能量 2協(xié)作 MI M0系統(tǒng)與S l S 0系統(tǒng)性能對(duì)比的補(bǔ)充問題值得深思。這一能量如何得到高效利用，使其網(wǎng)絡(luò)生命周首先，從傳輸能耗的角度上來說，在不同的傳輸距離下，， MI MO 期實(shí)現(xiàn)最大化的應(yīng)用，是本文研究的背景所在。相較于傳統(tǒng)意義上基

I SO系統(tǒng)在傳輸能量損耗的表現(xiàn)方面有一定的差異。以于單輸入單輸出( s I s o )技術(shù)的處理方案而言，有關(guān)研究中指出了一系統(tǒng)與S 1 . 0~1 0 0 . 0 m的傳輸距離取值區(qū)間而言， MI MO系統(tǒng)與S I S O系統(tǒng)傳種多輸入多輸出( MI MO )的處理技術(shù)方案為進(jìn)一步通過能量效率分輸能量損耗均伴隨傳輸距離的增長(zhǎng)而提升，但MI MO系統(tǒng)的提升趨析的方式研究?jī)煞N技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、實(shí)用性，本文展開如下分析。

1協(xié)作Ml M0系統(tǒng)能量損耗分析

勢(shì)明顯弱于S I S O系統(tǒng)(在傳輸距離 1 0 0 . 0 m條件下， S I S O傳輸能量損耗達(dá)￣ 1 6 e - o o s J單位，而MI MO系統(tǒng)不足 l e - - 0 0 5 J )。這一數(shù)據(jù)顯示，在

對(duì)于MI MO系統(tǒng)而言，在發(fā)射功率取值以及誤比特率取值一定傳輸距離不斷提升的情況下， MI MO系統(tǒng)相對(duì)于S I S O系統(tǒng)所節(jié)約的的

條件下，其所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率明顯高于S I S O系統(tǒng)。而在吞吐能量不斷增大。故而認(rèn)為MI MO系統(tǒng)對(duì)于改善傳輸能量效率而言有 量一致的條件下， MI MO系統(tǒng)在傳輸能量的表現(xiàn)上明顯低于S I S O系重要價(jià)值。 統(tǒng)。從這一角度上來說，受制于傳感器節(jié)點(diǎn)物理尺寸，傳感器節(jié)點(diǎn)與其次，從總能耗的角度上來說，在假定MI MO中發(fā)射端、接收端天線之間僅能夠保持一對(duì)一的關(guān)系，因此，直接將多天線技術(shù)應(yīng)用均有兩根天線參與協(xié)作過程的條件下，同樣以傳輸距離為變量，在于無線傳感網(wǎng)當(dāng)中并不可行。而在信息發(fā)射(信息接收)過程當(dāng)中，指 1 . 0~1 0 0 . 0 m的取值條件下，研究MI MO系統(tǒng)與S I S O系統(tǒng)總能量損

令單天線節(jié)點(diǎn)協(xié)作通信，能夠形成一個(gè)基于協(xié)作的￣Ⅱ M0系統(tǒng)，從而耗取值的變化情況。相關(guān)研究結(jié)果顯示：從單跳網(wǎng)絡(luò)角度上來說，在使MI MO系統(tǒng)傳輸能夠更具高效性以及節(jié)能性優(yōu)勢(shì)傳輸距離低于一定閾值的情況下(<4 0 . O m), MI MO系統(tǒng)的能量效率 進(jìn)一步從能量效率的角度上來說，在如傳感器網(wǎng)絡(luò)一類的短距較S I S O系統(tǒng)更高。主要依據(jù)是：在傳輸距離提升的同時(shí)，傳輸能量損

離應(yīng)用領(lǐng)域中，電路能量消耗的構(gòu)成要素包括所有位于信號(hào)發(fā)送(信耗占總能量損耗的比重較大，由此使得電路能量損耗加大。盡管號(hào)接收)路徑上電路模塊的能量消耗。從本文重點(diǎn)研究的MI MO系統(tǒng) MI MO系統(tǒng)在電路結(jié)構(gòu)上更具優(yōu)勢(shì)，但電路耗能量消耗也是不容忽角度上來說，雖然MI MO系統(tǒng)實(shí)施了相應(yīng)的能量?jī)?yōu)化技術(shù)策略，但由 視的。但，值得注意的一點(diǎn)是，在傳輸距離達(dá)到一定閾值之后(≥4 0 . 于其電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，也有可能造成電路能耗水平的增加。因此， O m), MI MO系統(tǒng)所節(jié)約的傳輸能量就能夠彌補(bǔ)電路復(fù)雜下所產(chǎn)生并不能夠直觀確定S I S O系統(tǒng)以及MI MO系統(tǒng)在能量效率方面的優(yōu)的電路能量消耗，進(jìn)而使MI MO系統(tǒng)的總能量損耗低于S I S O系統(tǒng)， 劣勢(shì)問題。本文故展開詳細(xì)分析從功率放大器的角度上來說，其作體現(xiàn)其節(jié)能、高效的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，在傳輸距離持續(xù)提升的條件下， 為構(gòu)成傳感器節(jié)點(diǎn)功率消耗的最主要部分，功耗計(jì)算式為一個(gè)關(guān)于 MI MO系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)勢(shì)也能夠更進(jìn)一步的提升。 發(fā)射功率的函數(shù)關(guān)系式，對(duì)

應(yīng)的功耗計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)如下：功率放大器功 3結(jié)語耗= ( 1+0 L )發(fā)射功率；該式中 取值為(峰均比/射頻功率放大器漏縱上所述：在發(fā)射功率取值以及誤比特率取值一定的條件下， 極效率);假定模型所處的工作環(huán)境為平方律功率路徑衰減性瑞麗衰 MI MO所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率明顯高于S I S O系統(tǒng)。在吞吐量一致的落信道，則可以通過鏈路預(yù)算關(guān)系求得射頻功率放大器漏極效率的條件下， MI MO系統(tǒng)在傳輸能量的表現(xiàn)上明顯低于S I S O系統(tǒng)。同時(shí)， 取值，對(duì)應(yīng)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)如下：射頻功率放大器漏極效率=={接收端接受從能量損耗以及能量效率的角度上來說，雖然協(xié)作MI MO系統(tǒng)電路比特信息消耗能量傳輸比特率( 4訂傳輸距離發(fā)射機(jī)天線增益會(huì)帶來額外的電路能量損耗，但隨著傳輸距離的增接收機(jī)天線增益 載波波長(zhǎng)連接邊緣補(bǔ)償接收機(jī)噪聲指數(shù)在射結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，

在傳輸距離超過一定閾值之后，由于傳輸能量損耗占總能量的 頻功率放大器漏極效率已知狀態(tài)下，路徑損耗可以通過一個(gè)單獨(dú)的大，比重提升，故而ⅣⅡ M0系統(tǒng)可以通過降低傳輸能量損耗的方式，達(dá)到功率下降模型加以表示(該模型與傳輸距離平方呈比例相關(guān)關(guān)系)。 控制總能量損耗的目的，從而發(fā)揮其在節(jié)能方面的優(yōu)勢(shì)。 則此狀態(tài)下的瞬時(shí)接收性噪比取值會(huì)受到熱噪聲功率譜密度、發(fā)射端協(xié)作節(jié)點(diǎn)數(shù)量、以及信道矩陣這三個(gè)方面的影響。最終對(duì)應(yīng)計(jì)算參考文獻(xiàn) 得出功率放大器的功耗取值標(biāo)準(zhǔn)。 [ 1]廖先林，耿娜，石凱等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身定位算法[ J] .東北而對(duì)于MI MO系統(tǒng)下的其他電路模塊而言，從發(fā)射電路角度上大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)。 2 0 0 7 . 2 8 ( 6 ): 8 0 1— 8 0 4 . 來說，在經(jīng)過D/ A轉(zhuǎn)化后，進(jìn)入濾波裝置，頻率合成后進(jìn)入混頻器， [ 2]劉安豐，段晴，任君等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信性能確定上界研究[ J] . 再次通過濾波處理后輸入功率放大器，最終經(jīng)由信道發(fā)射；而從接小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 2 0 1 l, 3 2 ( 1 0 ): l 9 5 9— 1 9 6 6 . 收電路的角度上來說，信號(hào)輸入后經(jīng)過濾波處理，然后進(jìn)行低噪聲

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