[發明專利]一種基于ALOHA協議的水聲通信網絡功率控制方法及系統

有效

• 申請號: 201210230381.3
• 申請日: 2012-07-04
• 公開（公告）號: CN103475427A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉旬;劉磊;李宇;張春華;黃海寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04W52/24
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;楊青

1.一種基于ALOHA協議的水聲通信網絡功率控制方法，該方法為采用ALOHA協議進行水聲通信的節點之間提供一種功率控制方法，所述功率控制方法包含：

步驟101）用于獲取水下的源節點和目的節點之間的距離r的步驟；

步驟102）用于依據節點之間的距離r計算傳播損失的步驟；

步驟103）用于依據獲取的傳播損失計算源節點的發射功率估計值的步驟；

步驟104）用于源節點采用所述的發射功率估計值向目的節點發送數據的步驟。

2.根據權利要求1所述的基于ALOHA協議的水聲通信網絡功率控制方法，其特征在于，當源節點和目的節點之間的信道發生起伏時，所述發射功率估計值還采用增量進行調節，進而獲得最終的發射功率值，此時所述步驟104）源節點采用該最終的發射功率值向目的節點發送數據。

3.根據權利要求2所述的基于ALOHA協議的水聲通信網絡功率控制方法，其特征在于，所述增量能夠為某一預先設定的固定增量、基于統計特性的最優增量或自適應反饋增量三種策略之一獲取的增量；

其中，

當采用某一預先設定的固定增量時，還包含比較判決的步驟，即將發射功率估計值與該固定增量求和后的功率值與最大的發射聲源級進行比較，選擇兩個中較小的一個作為最終的發射功率值；

當采用基于統計特性的最優增量時，依據水聲信道起伏情況的對數上的正態分布模型進行分析，進而獲取最優的增量值，且該最優增量為位于最大增量和零之間的一個增量值；

當采用自適應反饋增量策略獲取增量時，基于目的節點在某一窗口時間內成功接收數據的概率值，動態調整疊加在發射功率值上的增量值。

4.根據權利要求3所述的基于ALOHA協議的水聲通信網絡功率控制方法，其特征在于，所述最優增量具體采用如下方法獲取：

當通信距離為r，起伏的信道的傳播模型為：

TL(r,x)=βlgr+αr+x

則距離為r、頻率為f的發射聲源級應為x的函數：

SL_r(x)=βlgr+αr+NL+DT+x

其中x起伏符合N(u，σ)的正態分布，則其概率密度為：

p(x)=12piσe-(x-u)22σ2]]>其概率分布函數為：

P(x)=∫-∞xp(x)dx=12erf(-x-u2σ)]]>

最大增量是盡量覆蓋所有的信道起伏情況，當該最大增量為Δ_max；

假設不考慮采用最大增量時的發送失敗情況，即當節點因為功率估計不足而發送失敗時，第二次采用最大增量發送時會成功接收；則采用最大增量時距離r上的平均發射功率為：

Pr_max=10(SLr_max-BSL)/10/η]]>

對于任意增量Δ，其平均發送功率為：

Pr_Δ=10(SLr(Δ)-BSL)/10/η+(1+P(Δ))·10(SLr_max-BSL)/10/η]]>

二者之比為：

μΔ=Pr_Δ/Pr_max=10(Δ-Δmax)/10+1-P(Δ)]]>

則最優增量Δ_opt即為滿足μ_Δ最小的Δ，則可對μ_Δ求導，得：

dμΔ/dΔ=ln10·10(Δ-Δmax-1)/10+P(Δ)]]>

由于要保證盡量高的一次發送成功率，因此最優增量應在0~Δ_max之間，則方程ln10·10(Δ-Δmax-1)/10+P(Δ)=0]]>大于0的根，即為最優增量值。