基于sinr的无线链路调度问题的研究

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1、基于SINR的无线链路调度问题的研究第一章绪论1.1无线链路调度问题的研究背景和意义无线传感器网络是由大量静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能，而这正对应着现代信息技术的三大基础技术，即传感器技术、计算机技术和通信技术。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、湿度、温度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为:军事、航

2、空、防爆、救灾、医疗、保健、环境、家居、工业、商业等领域。典型的WSNs部署如图1-1所示。图1-1无线传感器网络部署如今，WSNs已经应用到了世界的各个角落，无线通信系统的应用目标是为人们之间提供信息交换以及将设备收集的信息传递给人们。然而无线通道的特点使得这个目标不能完美的实现。一方面，无线频谱是非常稀缺的资源，这些频谱必须分配给不同的系统和应用，所以探索其充分的利用是必要的。另一方面，由于障碍物和移动物体的存在，无线电信号在无线媒介中的传播会发生波动，这很可能会引起无线信道的不稳定和不可靠。WSNs在未来能够提供高质量的服务之前仍然有很多挑战需要克服，比如，低的带宽

3、利用率，高的延迟，受限的存储能力与能量等等，调度问题是WSNs中一个重大挑战。通过合理的调度能够提高网络的容量以及减少网络的延迟[1]。1.2干扰模型概述WSNs具有共享信道的特性，从而导致了多条链路在同时传输时会引起链路间的互相干扰，甚至会阻碍目标信号的正确接收。所以，选择合适的干扰模型是在WSNs中设计算法时需要考虑的重要问题。1万方数据基于SINR的无线链路调度问题的研究本章给出WSNs中算法研究常用的几种干扰模型。最常用的干扰模型通常可以粗略地分为基于图的干扰模型和信道衰减模型。下面先给出用到的一些定义和术语，然后对各种干扰模型进行描述和总结。1.1定义和术语图G

4、=(V,E)用于表示一个无线网络，其中V表示网络中所有节点的集合，E表示网络中所有链路的集合。通信图：给定一个无线传感器网络和一个图G=(V,E)，其中V表示传感器节点的集合，E表示所有链路的集合。如果存在一条边e={u,v}ÎE当且仅当对应于u和v的传感器节点能够直接互相通信，那么我们称G是传感器网络的通信图。图1-2为通信图的实例。通常可以假设传感器节点的传输功率是受限的，因而限制了传感器的最大传输范围R。在许多应用中进一步假设所有的节点共享相同的最大传输范围R。这意味着在通信图中节点u和节点v之间存在一条边当且仅当u和v之间的距离小于等于R。在这种情况下，距离通常被

5、标准化为R，以使得Rº1，此时通信图就成了单位圆盘图。1.2干扰模型分类单位圆盘图（UDG）[2]：一个图G=(V,E)是单位圆盘图，如果图G中的任意两个顶点u和v之间存在一条边e={u,v}ÎE，当且仅当u和v之间的距离小于或者等于1。图1-2通信图图1-3单位圆盘图图1-3是单位圆盘图的实例。单位圆盘图的优点是非常简单，易于进行算法的研究与分析。然而，其也存在一些不足，比如，在传感器节点和无线电波传输之间的视线中通常存在像树，墙等的障碍物。因而，仅仅考虑两个节点之间的距离去决定有向通信是否成功是不充分的。这导致了一种新的被称作拟单位圆盘图的模型的出现，与单位圆盘图类似

6、，如果两个节点之间的距离大于最大距离R，这两个节点不可能成功进行通信。然而，如果发送端和接收端之间的距离小于或等于某个距离r

7、位圆盘图更接近实际，但是仍然与实际情况相差较远。其它的类似模型还有圆盘图，有界独立图，单位球图，都是在单位圆盘图的基础上演变出来的。这些模型之间的关系如图1-5所示。图1-4拟单位圆盘图图1-5几种模型之间的关系在给出协议干扰模型之前，我们先给出路径损耗模型。路径损耗模型[3]：在接收者r处接收到来自发送者s的传输的信号的功率为P(s)，jiri其中a是路径损耗指数，其值是一个常数，a的精确值依赖于媒介的外部条件，也依赖于实际的发送者-接收者之间的距离。通常，2