具有相关信源的能量采集多跳网络的动态压缩-传输

能量采集无线传感器网络是一项新兴技术，应用遍及环境和结构健康监测等多个领域。无线传感器的一个显著特点是需要同时执行信源编码任务（如测量和压缩）与传输任务。已知信源编码的总能耗通常与传输能耗相当，而这两类任务的联合设计可以带来显著的性能增益。此外，利用不同节点测量信号之间的相关性，通过分布式技术可以潜在地提高传感器网络中信源编码的效率。本文研究了一种用于具有能量采集能力的多跳无线传感器网络的数据收集协议，其中传感器测量的信源是相关的。对信源编码和传输的能耗均进行了建模，并假设采用分布式信源编码。针对时变信道和信源，提出了动态联合优化信源编码和传输策略的问题。该问题旨在队列稳定性约束下，最小化信宿端信源重建失真的代价函数。通过采用基于扰动的李雅普诺夫技术，提出了一种接近最优的在线方案，该方案在最优性差距和队列大小之间具有明确且可控的权衡。在假设获取边信息需要消耗能量的前提下，还讨论了信宿端可用边信息的作用。结果表明，边信息的存在可以改善网络性能，既体现在总体网络代价函数上，也体现在队列大小上。