基于节点分布模型的无线可充电传感器网络的性能分析与优化设计

Wireless powered communication network is the newest direction for wireless sensor network development. It utilizes the space broadcasting characteristics of electromagnetic wave to transfer energy and data in order to overcome the limitations of environment. Thus, it shows a good prospect of the application. However, it introduces additional energy flow and energy access point which spawns new problems, such as the coupling of two flows and the heterogeneous network...In this topic, we focus on the analysis and design of wireless powered sensor network based on nodes distribution model. The impact of nodes stochastic distribution and network resource allocation to the network performance will be discussed. Finally, we will optimize the deployment parameters and resource allocation parameters to improve the network performance. Based on the above research, we attempt to establish a general space distribution model for wireless powered sensor network, and provide theoretical and technical support for the network performance analysis and optimization.

无线可充电传感器网络是无线传感器网络发展的最新方向之一。它利用电磁波的空间广播特性进行能量和信息的同传，可以克服实际环境和距离的限制，进行传感器节点的无线供电和数据传输，因此具有广泛的应用前景。但是额外引入的能量流和能量提供点也给网络带来了能量流、信息流的耦合和网络的异构的新问题。. 本课题将开展基于节点分布模型的无线可充电传感器网络的研究，重点研究利用节点的随机分布建模和网络的资源分配策略解决网络异构和双流耦合的问题，并分析其对网络性能的影响。最终通过优化节点部署参数和资源分配参数，以期获得网络性能的提升。通过上述研究，本课题试图建立一般性的无线可充电传感器网络空间分布模型，并对网络性能分析及优化提供理论和技术支持。

无线可充电传感器网络利用电磁波的空间广播特性进行能量和信息的同传，可以克服实际环境和距离的限制，进行传感器节点的无线供电和数据传输，因此具有广泛的应用前景。但是额外引入的能量流和能量提供点也给网络带来了能量流、信息流的耦合和网络的异构的新问题。本课题研究了以下问题：单能量源和信息源的耦合性能分析，多能量源和信息源的耦合性能分析，能量信道双随机性的最优资源分配，压缩感知架构的无线供电通信网络和基于节点分布模型的无线供电通信网络。. 研究结果使用随机点过程模型准确建模网络中各类节点瞬时状态空间位置分布，进而通过随机几何理论，分别得到了网络中能量传输、信息传输和干扰状态所对应的统计特征分布。并且利用正交的时间、频率和空间维度对能量流和信息流进行解耦，分析了在不同的资源分配策略下网络吞吐量和掉线概率的理论性能，为无线可充电传感器网络的性能分析提供理论依据。同时探究了网络部署参数和网络资源分配参数对于网络吞吐量和掉线概率的影响，研究了通过上述参数优化来提升上述网络性能的方法，为无线可充电传感器网络的性能提升提供技术方法。