计算机工程

作者：许晋, 贾向东, 韩向花, 张兴元

单位：1. 西北师范大学计算机科学与工程学院, 甘肃 兰州 7300702. 南京邮电大学江苏省无线通信重点实验室, 江苏 南京 210003

关键词：工业物联网,非线性能量采集,传输正确概率,非线性信息年龄,能量效率

基金：国家自然科学基金(62261048); 国家自然科学基金(61861039)

针对工业物联网(IIoT)中对信息新鲜性日益增长的需求, 提出一种基于非线性能量采集(EH)的IIoT监控系统, 配备电池容量大小为B的传感器节点, 从无线供电基站(WPS)使用非线性EH技术采集射频(RF)能量进行充电, 电池充满后将采集到的数据发送给数据采集节点。此外, 针对在复杂场景中需要设置多个非线性信息年龄(AoI)算法所存在系统较为复杂的问题, 提出1个普适函数来描述不同的非线性AoI, 并通过调节参数来控制函数图像形状。在推导系统非线性AoI封闭表达式的同时引入系统能量效率(EE), 以两者的比值Ψ作为系统的性能指标。鉴于问题较为复杂, 采用一维搜索方法来寻找最优电池容量。通过系统仿真和数值分析, 证明了存在最优的电池容量B使系统Ψ最小化。仿真结果表明, 信道衰落参数、状态更新大小、WPS发射功率等参数都会对系统的性能产生影响, 在相关系统的优化设计时都需要考虑。当WPS发射功率为0.5 W时, 指数型非线性AoI下的Ψ是对数型非线性的2倍, 是线性的1.8倍。

来源：2024年第8期

《计算机工程》期刊编辑部

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