第1部分 优化技术 3
第1章 具有定位服务的移动设备能量管理 3
1.1 简介 3
1.2 能耗和定位服务 3
1.3 移动设备的功率损耗分析和建模 5
1.4 设备模型 6
1.4.1 举例：诺基亚N95手机建模 8
1.5 降低功率损耗的方法 10
1.5.1 传感器管理策略 11
1.5.2 位置更新协议 13
1.6 举例：EnTracked 14
1.6.1 系统描述 15
1.6.2 结果 17
1.7 小结 19
致谢 20
参考文献 20
第2章 移动设备的高效供电机制 22
2.1 简介 22
2.2 相关工作 22
2.3 ESS的层模型 24
2.3.1 设备层 25
2.3.2 测量层 25
2.3.3 功率控制调节层 26
2.3.4 存储访问层 26
2.3.5 能量存储层 26
2.4 移动设备能源的高效供应 27
2.4.1 电压转换技术 27
2.4.2 多重电源电压 28
2.4.3 感知组件型动态电压调节 28
2.5 移动设备的软件影响 29
2.5.1 层模型的影响 29
2.5.2 CADVS的影响 30
2.6 CADVS举例 31
2.6.1 场景 31
2.6.2 测量装置 34
2.6.3 测量结果 35
2.7 小结 41
参考文献 41
第3章 便携式无线设备上软件应用的能耗 44
3.1 简介 44
3.2 便携式无线设备 44
3.3 相关工作 47
3.3.1 智能电池检测 47
3.3.2 能量管理的软件策略 48
3.3.3 软件应用的分析工具 48
3.3.4 系统级能量管理 49
3.3.5 综合性研究 49
3.4 能耗模型 51
3.5 模型参数的确定 54
3.5.1 状态停留时间估计 54
3.5.2 能耗估计 54
3.5.3 处理和通信的能耗 55
3.5.4 其他方法 57
3.6 小结 58
参考文献 58
第4章 打破WiMAX系统的节能和QoS之间的平衡 61
4.1 简介 61
4.2 WiMAX：对消费者而言低成本高带宽 61
4.3 人类语音模型和混合机制 64
4.3.1 场景1：单工语音通信 64
4.3.2 场景2：双工语音通信 64
4.3.3 混合机制 65
4.4 性能分析 66
4.4.1 场景1：单工通信 67
4.4.2 场景2：双工通信 70
4.5 数值结果与性能分析 75
4.5.1 场景1：单工通信 76
4.5.2 场景2：双工通信 80
4.6 小结 89
致谢 89
参考文献 89
第5章 WLAN中针对VoIP应用的基于QoE的节能 91
5.1 简介 91
5.2 关于WLAN节能的背景和相关工作 92
5.2.1 背景 92
5.2.2 相关工作 93
5.3 QoE和PSQA 95
5.4 ECVA：针对VoIP应用的一种基于QoE的节能机制 96
5.5 性能评估 97
5.6 小结 101
参考文献 101
第6章 移动Ad Hoc网络最小能量多标准中继选择 103
6.1 简介 103
6.2 背景 105
6.2.1 基于位置转发 105
6.2.2 机会型转发和分布式方案 106
6.3 单一标准接收端中继选择 107
6.3.1 分布式选择过程 107
6.3.2 分析模型 109
6.3.3 评估 113
6.4 多标准接收端中继选择 116
6.4.1 在多标准情况下最优的概念 116
6.4.2 多标准映射函数 117
6.4.3 贪婪算法与链路质量之间的平衡 119
6.5 说明：最小能量链路感知转发方案 120
6.5.1 仿真模型 120
6.5.2 性能度量 120
6.6 小结 123
参考文献 124
第7章 WSN的能量优化技术 126
7.1 简介 126
7.2 无线传感器节点和网络 127
7.3 能量模型 129
7.3.1 无线电能量模型 129
7.3.2 处理器能量估计 131
7.4 组件级能量优化技术 133
7.5 系统级能量优化技术 134
7.5.1 计算通信能量平衡 134
7.5.2 动态功率管理 135
7.5.3 动态电压—频率调节 136
7.5.4 网络级能量优化 137
7.6 小结 138
参考文献 138
第2部分 收集技术 145
第8章 EM能量收集系统的设计问题 145
8.1 能量收集：技术和应用 145
8.2 RF能量收集方法的设计问题 146
8.2.1 电压倍增器 147
8.2.2 阻抗匹配 148
8.2.3 功率提升阈值 150
8.3 天线和匹配的注意事项 152
8.3.1 辐射和耦合 153
8.3.2 功率传输 153
8.3.3 极化 156
8.3.4 性能评估 156
8.3.5 匹配 160
8.4 RF-DC整流器拓扑 160
8.4.1 电压倍增器的工作和设计原理 163
8.5 稳压器 164
8.6 反向散射调制方案 167
8.6.1 ASK调制 167
8.6.2 PSK调制 168
8.6.3 PSK与ASK比较 168
8.7 小结 168
参考文献 169
第9章 磁耦合通信设备的能量收集 172
9.1 简介 172
9.2 磁耦合通信设备的能量收集 173
9.2.1 磁感应原理 174
9.3 使用磁感应方法将动能转换为电能 176
9.3.1 磁发电机的基本原理 177
9.3.2 微型磁发电机的设计 179
9.4 太阳能收集 183
9.5 热能收集 186
9.5.1 热能收集系统 187
9.5.2 WSN的热能收集器 188
9.6 DC-AC功率转换 191
9.7 无线功率传输系统将所收集的能量传输至目标系统 194
9.7.1 RFID功率传输系统 194
9.7.2 在医疗植入物中使用磁感应进行无线功率传输 197
9.7.3 多电压输出系统 197
9.7.4 使用螺旋形线圈为嵌入式医疗设备进行RF能量收集 199
9.8 小结 202
参考文献 202
第10章 能量收集系统的混合信号低功耗技术 205
10.1 简介 205
10.2 在能量收集系统中混合信号环境 206
10.2.1 微传感器无线网络 206
10.2.2 RFID 207
10.3 数字设计的低功率技术 208
10.3.1 降低数字电路的功率 209
10.4 在模拟设计中的低功率技术 210
10.5 模拟电路和数字电路的功耗比较 211
10.6 面向低电压混合信号设计的技术组合 212
10.7 模拟和数字低功耗技术的优化组合 213
10.7.1 瞬时压扩技术 213
10.7.2 亚阈值CMOS设计 215
10.8 面向功率的EDA工具 216
10.8.1 晶体管级工具 217
10.8.2 门级或逻辑级工具 218
10.8.3 寄存器传输级工具 219
10.8.4 行为级功率和功率仿真 219
10.9 小结 220
参考文献 220
第11章 面向低功率的无线传感器能量收集的建模方法和用于智能化能量感知中间件的现实仿真 224
11.1 简介 224
11.2 移动和无线嵌入式系统的能量约束 224
11.2.1 本章结构 225
11.3 能量收集技术的工业工具链及相关工作 226
11.3.1 建模、仿真和实施的工业平台 226
11.3.2 WSN的电池模型和应用 227
11.4 功率分析的精度和概念性考虑 229
11.4.1 WSN功率分析基于功率状态模型的表达 229
11.4.2 可变电池电压的影响：从功率状态模型到阻抗模型 238
11.4.3 电池建模概念 238
11.4.4 收集建模概念 242
11.5 实现 245
11.5.1 模型方程的分析推导 245
11.6 电池感知仿真的应用到负载均衡 247
11.6.1 使用梯度下降调整电池模型 247
11.6.2 WSN项目的评估 247
11.7 小结和未来的工作 250
参考文献 251
第12章 WSN的能量损耗 255
12.1 简介 255
12.2 能量收集 255
12.2.1 能量收集的动机 256
12.2.2 能量收集：一种可行的解决方案 257
12.3 能量收集：除了太阳能收集器—它是一种可行的选择吗 258
12.4 存储收集的能量 260
12.4.1 能量收集系统 261
12.4.2 实验测量 263
12.5 能量预算：系统和网络运营 265
12.5.1 能量收集应用：挑战 266
12.5.2 存储和系统状态检索 269
12.5.3 面向分布式智能应用：挑战 270
12.6 小结 271
参考文献 272
第13章 WSN的RF能量收集和管理 273
13.1 简介 273
13.2 RF能量收集 273
13.3 能量收集系统以及WSN功率损耗的回顾 274
13.3.1 环境RF能源和可用功率 276
13.4 RF能量收集和Powercast收集器的使用 276
13.4.1 有意的能量收集 277
13.4.2 Powercast公司的TX91501型Powercast发送器 277
13.4.3 Powercast功率收集接收器 278
13.4.4 接收的RF功率测量和增益 278
13.4.5 能量存储 280
13.5 WSN的能量管理 281
13.5.1 算法操作 284
13.6 实验和仿真结果 286
13.6.1 实验结果 286
13.6.2 仿真结果 288
13.6.3 RF Powercast能量收集器的实时实现 289
13.7 小结和未来的工作 291
参考文献 292