针对能量收集无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)中的两跳多中继传输问题,构建无线射频能量站(power beacon,PB)辅助的能量收集无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)中继模型.在中继节点具有捕获源节点、环路自干扰和PB信号能量的特性下,推导目的节点采用选择式合并(selection combining,SC)、最大比合并(maximal ratio combining,MRC) 2种不同接收策略下的中断概率和吞吐量,继而在保障通信服务质量(quality of service,QoS)、PB发射功率、能量转化效率等多约束条件下,提出一种以吞吐量最大化为目标的联合优化时隙切换因子与功率分配因子的中继选择算法.仿真和数值结果显示:PB发射功率、时隙切换因子、天线数目、功率分配因子等参数对系统中断概率和吞吐量性能影响显著;当给定PB发射功率为6 dBW,天线数目为3根时,与随机中继选择算法和最大最小中继选择算法相比,本文算法在SC策略下的系统吞吐量增益分别为0.29、0.15 bit/(s·Hz),MRC策略下的吞吐量增益分别为0.32、0.16 bit/(s·Hz).
针对灰狼优化(grey wolf optimization, GWO)算法易陷入局部最优和收敛精度差的问题,提出了一种基于对立搜索和Levy飞行策略的改进灰狼优化算法——OLGWO算法.在算法初始化阶段,采用对立搜索策略以缩小可行解范围;在灰狼位置更新过程中,为避免算法陷入局部最优采用了Levy飞行策略. 4个标准测试函数的仿真实验表明,所提OLGWO算法在收敛速度及求解精度方面均优于GWO算法,可以较快且准确地搜索到目标函数的最优值.基于OLGWO算法对隧道射线跟踪传播模型进行校正的结果表明,校正后的模型在均方根误差和线性相关性方面具有较优的性能,能够实现铁路隧道环境中信号接收功率的精确预测.
