基于MIMO网络无线传感器网络的充电优化模型

摘要

无线传感器网络作为新一代网络系统，由于其体积小、感应能力强和自组织成一个多跳的无线通信网络，能够将自己感知到的特定物理量数据传输到用户的数据库中，并广泛应用于军事、医疗、工业和环境保护领域。尽管无线传感器网络具有大量的优点，但是能量的持续补给和如何满足日益发展对信息传输的速率要求，成为无线传感器网络进一步发展的阻碍。然而多输入多输出技术作为一种新的通信手段，它采用多天线结构，在其发送和接受数据的空间领域形成多条相互独立并行的通信信道，从而可以成倍地增加数据传输的速率。无线充电技术作为一种非接触式充电系统，可以在不接触待充电设备的情况下，对充电设备进行充电，只要工作人员合理的指定循环充电策略，就可以保障无线传感器网络的持续正常工作。这二种技术为无线传感器网络发展问题提供了解决方法。
　　论文的主要工作包括以下几个方面:
　　(1)分析三种可对无线传感器网络进行无线充电的技术方式:太阳能供电系统、振动供能系统和电波功能系统的基本原理和结构。
　　(2)分析MIMO技术的二个重要的通信特征:空间复用和分集，MIMO之所以能够实现在不提高天线的发送频率，大大地提高MIMO信道的并行传输速率的原因值所在。其次介绍了如何在不同的应用环境下对MIMO传输的信道进行建模和天线的设计。
　　(3)介绍解决数学优化的LINDO API的特点和运行环境。
　　(4)分析在SISO的条件下，如何对无线传感器网络进行充电路由优化的连续优化模型和离散线性模型。
　　(5)分析并提出了在MIMO无线传输技术下，如何对无线传感器网络节点进行重新的设计和如何建立针对于在MIMO情况下的充电优化模型。
　　在最后使用LINDO数学规划软件对实验进行数学建模，保证实验的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 无线传感器网络研究现状

1．2．2 MIMO技术研究现状

1．3 课题研究内容

1．4 论文组织结构

第二章 基于MIMO无线传感器网络的相关内容

2．1 无线传感器网络

2．1．1 无线传感器网络的体系结构

2．1．2 无线传感器网络协议栈

2．1．3 无线传感器网络跨层设计

2．1．4 无线传感器网络操作系统

2．1．5 无线传感器网络的应用

2．3 无线传感器供能方式

2．3．1 太阳能供电系统

2．3．2 振动自供能供电系统

2．3．3 电磁波供电系统

2．4 MIMO技术

2．4．1 MIMO无线通信技术

2．4．2 MIMO系统中的分集与复用

2．4．3 MIMO无线信道建模

2．4．4 MIMO系统中的多天线设计

2．5 编程环境介绍

2．5．1 C#编程语言

2．5．2 ．NET概念与组成

2．5．3 LINDO和LINDO API

2．6 本章小结

第三章 基于MIMO的空间自由度模型

3．1 空间自由度模型的局限性

3．2 基于MIMO的矩阵建模

3．2．1 空间复用

3．2．2 干扰消除

3．3 基于MIMO的空间自由度建模

3．3．1 空间复用消耗的空间自由度

3．3．2 干扰消除消耗的空间自由度

3．3．3 基于MIM0的空间自由度模型

3．4 本章小结

第四章 基于SISO的无线传感网络的充电模型

4．1 基于SISO的连续时变模型

4．1．1 问题描述

4．1．2 一般充电周期

4．2 基于SISO的离散N+1阶段模型

4．2．1 离散N+1阶段非线性模型

4．2．2 离散N+1阶段线性充电模型

4．3 本章小结

第五章 基于MIMO网络的无线充电模型

5．1 问题描述

5．2 相关说明

5．2．1 基于MIMO无线传感器网络节点

5．2．2 一般充电周期的定义

5．2．3 离散N+1阶段非线性充电模型

5．2．4 离散N+1阶段线性充电模型

5．2．5 仿真实验

5．2．6 仿真结果以及相应分析

5．3 本章小结

第六章 总结语

6．1 本文工作总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况