物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述

物聯(lián)網(wǎng)概論姓

名：XXXXX無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)：非均勻量化和帶寬分配的最優(yōu)估計(jì)專業(yè)：XXXXXXXX論文編號(hào)：XX學(xué)

號(hào)：XXXXXXXXXX論文來源：WirelessSensorNetworksandtheInternetofThings:OptimalEstimationWithNonuniformQuantizationandBandwidthAllocation

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT1、論文研究意義

在過去幾年里，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）吸引了眾多研究者的興趣，可以預(yù)見，它會(huì)變成全球范圍內(nèi)基于標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的互聯(lián)物體唯一尋址的網(wǎng)絡(luò)。通過唯一地址的鑒別，任何設(shè)備包括傳感器、移動(dòng)手機(jī)或電腦能動(dòng)態(tài)接入網(wǎng)絡(luò)。在物聯(lián)網(wǎng)模式中一個(gè)最重要的基礎(chǔ)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs）。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有很多應(yīng)用，它在控制周圍環(huán)境的信息并協(xié)同完成各種工作方面非常重要。一個(gè)典型的案例是聯(lián)合參數(shù)估計(jì)。在聯(lián)合參數(shù)估計(jì)中，我們可以通過多個(gè)傳感器觀察隨機(jī)變量，這些傳感器帶有觀察結(jié)果處理，然后把觀察到的隨機(jī)變量傳輸?shù)饺诤现行模援a(chǎn)生最終的智能分析。最終的分析會(huì)通過網(wǎng)關(guān)傳送到互聯(lián)網(wǎng)。

其中，本論文研究為每個(gè)傳感器選擇一個(gè)量化水平、調(diào)制階數(shù)和傳輸帶寬，來連接到融合中心，以使傳感器的總能量消耗最小，這有利于更合理地分配帶寬，加強(qiáng)資源的有效利用。

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT2、有關(guān)該論文主題的

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

及發(fā)展動(dòng)態(tài)

由于能量是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最重要的資源，很多重要的研究集中在傳感器傳輸功率最小化問題上。在《分層無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中功率受限估計(jì)的性能》中，傳感器分為不交互的集群，在每個(gè)集群中只有一個(gè)傳感器能傳送觀察結(jié)果。在《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中帶有相關(guān)數(shù)據(jù)和數(shù)字調(diào)制的功率受限線性估計(jì)》中，執(zhí)行分布式估計(jì)中考慮到空間相關(guān)性。在《功率受限無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的線性分布式估計(jì)》和《線性相干的分布式估計(jì)》這兩篇文獻(xiàn)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)估計(jì)了一個(gè)隨機(jī)向量，在傳感器中引入預(yù)編碼器，以減少觀察向量的維數(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT在《分布式傳感中的估計(jì)差異和能量效率》和《對(duì)于線性和非線性網(wǎng)絡(luò)中多傳感器融合的全局最優(yōu)功率分配》和《分布式數(shù)據(jù)融合的貝葉斯假設(shè)檢驗(yàn)》這三篇文獻(xiàn)中，研究了模擬傳輸中的能量效率最大化問題。在模擬情況下，傳感器先獲得觀察結(jié)果，該觀察結(jié)果已被噪聲破壞，然后通過傳感器的信道增益和噪聲方差來放大觀察結(jié)果，再把放大后的觀察結(jié)果向前傳送給融合中心。在《能量受限無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式估計(jì)》和《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的比率受限分布式估計(jì)》和《帶有相關(guān)傳感器噪聲的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最低能量分布式估計(jì)》和《傳感器網(wǎng)絡(luò)中通用分布式估計(jì)的功率調(diào)度》和《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的分布式自適應(yīng)量化和估計(jì)》這五篇文獻(xiàn)中，研究了數(shù)字傳輸中的能量效率最大化問題。在數(shù)字情況下，傳感器先通過噪聲方差，把觀察結(jié)果量化為無數(shù)比特，再使用數(shù)字調(diào)制方案中的正交頻率帶傳輸量化后的比特。

然而，上述文獻(xiàn)在考慮網(wǎng)絡(luò)中K個(gè)傳感器間的帶寬分配問題時(shí)就不起作用了。

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT3、論文的研究內(nèi)容

數(shù)字傳輸體制中聯(lián)合估計(jì)的能量最小化問題。4、論文的研究目標(biāo)

為每個(gè)傳感器決定量化水平；

為每個(gè)傳感器選擇正交振幅調(diào)制的階數(shù)。5、論文已經(jīng)解決的關(guān)鍵問題

為每個(gè)傳感器選擇了一個(gè)量化水平、調(diào)制階數(shù)和傳輸帶寬，來連

接到融合中心，使傳感器的總能量消耗最小。

提出一種有效迭代算法來計(jì)算這種近似最優(yōu)問題，減小了計(jì)算負(fù)荷。6、論文采取的研究方法；

凸平面最優(yōu)化規(guī)劃

有效迭代算法

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT7、論文采用的技術(shù)路線和實(shí)驗(yàn)手段

在均方誤差(MSE)、帶寬和調(diào)制階數(shù)限制下的總能量最小化問題表述如下：

盡管問題可以用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值方法例如內(nèi)點(diǎn)法來解決，我們在下面說明它可以用半解析迭代解決。這種算法的主要思想是：在第i次迭代中，我們固定第i-1次迭代的帶寬，表示為Bki-1,在問題(P1)中獲得最優(yōu)的Nki,再計(jì)算最優(yōu)的Bki

。在中間步驟中,我們嘗試獲得一些分析方法,以減少計(jì)算負(fù)荷。

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT基于這個(gè)想法，我們把問題（P1）分為兩個(gè)子問題：固定，求出最優(yōu)的Bki-1Nki固定，求出最優(yōu)的Nki

Bki

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT寫出子問題（SP1）的Lagrangian目標(biāo)函數(shù),在根據(jù)KKT條件求出：這里（x）+=max(x,0)。然后我們可以按照《多單元下行鏈路波束形成中合作沖突管理》文獻(xiàn)中的二分搜索算法有效的找到最優(yōu)Lagrangian乘子λ。子問題（SP2）可以用同樣的方式計(jì)算。

在獲得最優(yōu)的量化比特Nk*和最優(yōu)帶寬后Bk*，因?yàn)榱炕忍厥且粋€(gè)整數(shù)，把Nk*取上限。調(diào)制階數(shù)Ck*也是整數(shù)，把Ck*=Nk*/(Bk*T)取上限。在下面我們會(huì)分析近似帶來的影響。

(4)

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT根據(jù)上面的討論，把有效迭代算法歸納為算法一。算法一：1）初始化目標(biāo)錯(cuò)誤ε>0,Etemp=∞，設(shè)置滿足

的所有Bk0。2）用公式

計(jì)算Nki,用二分搜索算法計(jì)算λ。3）如果Nki=0，那么設(shè)置Bki=0。否則，

初始化μmin=0，μmax=μ^,μ^這里是足夠大的正數(shù)。

重復(fù)1.設(shè)置μ=(μmin+μmax)/2。2.用公式

計(jì)算Bki。

3.如果,那么設(shè)置μmax=μ；否則，設(shè)置μmin=μ。

直到μmax-μmin≤ε，這里ε是控制精度的很小的正值常數(shù)。4)修改

。5)如果|Etemp-Eopt|≥ε，則Etemp=Eopt,然后回到步驟2）。6)把Nk*取上限，計(jì)算調(diào)制階數(shù)Ck*=Nk*/(Bk*T)取上限。7）算法結(jié)束。

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT接下來計(jì)算了一個(gè)所有傳感器功率增益相同的特例，即ak=a,k=0,1,……，N-1。最后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)值驗(yàn)證。圖3收斂性能圖4不同pb的總能量消耗圖5不同β的節(jié)能比率

物聯(lián)網(wǎng)概論評(píng)述報(bào)告PPT8、論文的創(chuàng)新之處有哪些1）把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中聯(lián)合估計(jì)的能量最小化問題近似表述為凸規(guī)劃。2）提出了一種有效迭代算法。這個(gè)算法收斂于近似最優(yōu)點(diǎn)。9、論文所提方案的應(yīng)用前景

由于單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的通信、處理、和感知能力有限，傳感器節(jié)點(diǎn)必須協(xié)同工作以完成任務(wù)，協(xié)同信息處理是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的技術(shù)難題之一，而帶寬分配是協(xié)同信息處理的重要組成部分。本論文為每個(gè)傳感器選擇了一個(gè)量化水平、調(diào)制階數(shù)和傳輸帶寬，來連接到融合中心，使傳感器的總能量消耗最小。這可以應(yīng)用于傳感器節(jié)能設(shè)計(jì)。在軍事、通信、環(huán)境、氣象、醫(yī)療、航空航天等方面均有可能涉及傳感器聯(lián)合估計(jì)能量最小問題。

本論文還提出了一種有效迭代算法來計(jì)算凸平面最優(yōu)問題，減小了計(jì)算負(fù)荷。這可以應(yīng)用于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域計(jì)算負(fù)荷降低的研究。