林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中聯(lián)合功率控制的認(rèn)知路由技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基本組成部分，林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在林業(yè)資源監(jiān)管、林業(yè)災(zāi)害監(jiān)控、生態(tài)監(jiān)測(cè)等方面具有巨大應(yīng)用潛力。隨著林業(yè)領(lǐng)域?qū)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有高傳輸速率需求的不斷增長(zhǎng)，無線頻譜資源的需求量與有限的頻譜資源供給量差距越來越大。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio，CR)技術(shù)是一種能夠?qū)︻l譜資源充分合理利用的新興無線通信技術(shù)，可以感知授權(quán)網(wǎng)絡(luò)空閑的頻譜資源，在不對(duì)授權(quán)用戶造成干擾的情況下機(jī)會(huì)式的利用授權(quán)頻譜，提高授權(quán)頻譜資源的利用

2、率，是當(dāng)前無線通信領(lǐng)域解決頻譜資源緊缺的有效方案。
　　認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Cognitive Radio Sensor Networks，CRSNs)是一種利用CR技術(shù)緩解頻譜缺乏與提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。路由技術(shù)是CRSNs的關(guān)鍵技術(shù)之一，是CRSNs通信的基礎(chǔ)，同時(shí)，由于CRSNs具有頻譜動(dòng)態(tài)性、差異性以及多樣性等特點(diǎn)，如何利用CRSNs中的頻譜空穴提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量、服務(wù)質(zhì)量是亟待研究的課題。本文從最小化中斷概率和最小

3、化干擾與能耗兩個(gè)角度對(duì)CRSNs中的路由問題開展研究，主要工作如下:
　　1)針對(duì)CRSNs中某一鏈路的SINR低于門限值時(shí)，將導(dǎo)致端到端路徑中斷的問題，以最小化路徑的中斷概率為目標(biāo)，研究次用戶節(jié)點(diǎn)總發(fā)射功率受限，以及次用戶對(duì)主用戶干擾功率受限的情況下，聯(lián)合功率控制的路由與頻譜分配策略。提出了基于遺傳算法的聯(lián)合功率控制的路由與頻譜分配算法JPCRA。通過大量的仿真發(fā)現(xiàn)，提出的JPCRA算法能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，構(gòu)造的路徑不僅具有較低的中

4、斷概率，而且有效地降低了對(duì)主用戶節(jié)點(diǎn)的干擾功率。
　　2)針對(duì)CRSNs下墊式(Underlay)頻譜接入模型下，次用戶節(jié)點(diǎn)對(duì)主用戶干擾功率過高，以及次用戶節(jié)點(diǎn)能量過早耗盡的問題，提出了基于粒子群優(yōu)化算法的聯(lián)合功率控制的路由與頻譜分配算法PRSA，包括粒子編碼與粒子初始化、適應(yīng)度函數(shù)、粒子飛行，目標(biāo)是:最小化次用戶對(duì)主用戶的干擾功率與延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。設(shè)計(jì)了包含信道與發(fā)射功率等級(jí)二元組的鄰接矩陣粒子編碼結(jié)構(gòu)，以及重新定義了粒子的3