WMSN中节点能耗的分析

WMSNs中的节点是整个网络的基础，一般是用FPGA设计的硬件平台，节点的能量消耗可以表示无线信号传输消耗的能量和视频编码的能耗之和。为便于计算，本章做如下定义。

定义11.1 分布式视频编解码时，节点i的可持续编解码能力定义为该节点的可用度。用DT表示，其计算方法为

式中，分别为节点初始能量和已消耗的能量。从分布式视频编码、传输过程的角度来分析，节点i已消耗的能量可以表示为

其中，分别表示编码Key帧和WZ帧所消耗的能量，分别表示节点发送和接收视频帧时所消耗的能量。事实上，文献[13]已对的求取进行了详细的分析。本章为降低运算复杂度，考虑到主要由变换、量化、预测等操作产生，将其简化为

其中，nk为K帧的数量，r为编码码率，d 和σ分别为编码失真及其与原始输入视频信号的方差。对WZ帧而言，其编码能耗主要由信道编码（turbo）和变换、量化等操作产生，故有(www.xing528.com)

此外，WMSNs中的节点传输过程中消耗的能量可以表示为

其中，pelec表示滤波等操作的能量消耗，εfs表示放大器的能量消耗，为CPU一个时钟周期内消耗的能量。考虑到分布式视频在解码端需生成边信息，并参与信道解码等操作。因此，其能量消耗主要体现在求取边信息时，关键帧的运动估计、内插和信道编码器的解码操作，故节点i解码时所消耗的能量Pi d 可表示为

其中，PCC表示信道译码器（turbo）所消耗的能量。turbo译码器的主要能量耗费在迭代过程，即求解最大似然路径方面。PSI表示生成边信息所消耗的能量，PDCT表示变换操作所消耗的能量。事实上，解码操作还涵盖了噪声建模、CRC校验、符号集及反变换等运算，考虑到其复杂度较低，在解码中能耗占比较低，故暂不做考虑。针对的求解，在文献[14-15]中已进行过详细的统计与分析，但并没有深入考虑DVC块匹配的平均复杂度。本章在实验统计的基础上，考虑到WZ帧的编码特点，得到以下计算模型，即

其中，V，I分别代表节点中处理器的电压与电流大小； M，N分别为帧的长宽像素数量； R为处理器中的寄存器长度； λ和μ为常数，从已编码帧中统计而得到； x表示运动估计中的块匹配搜索次数的估计值，其值可根据统计的方法求出。