[發明專利]機會中繼系統中的一種節能傳輸方案

無效

• 申請號: 201210558525.8
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103037486A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 唐嵐;張興敢;柏業超;李多一;沈欣
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及通訊領域，尤其涉及一種無線傳感網的功控、調制方式和中繼節點選擇的聯合優化方案。

背景技術

無線傳感網的一個典型應用場景是多個傳感節點收集信息，然后將收集的信息以多跳的方式傳送到匯聚節點。在只有一級中繼的傳感網中，數據的傳輸包括兩個階段。第一階段：源節點向中繼節點和目的節點發送信息；第二階段：中繼節點向目的節點轉發信息。如果網絡中包括多個中繼節點，中繼轉發的傳統方法是每個中繼節點對接收的信息進行解碼前傳(DF)或放大前傳(AF)，然后不同的中繼節點用正交子信道將處理后的信息發送到目的節點。這種基于簡單重復的重傳方法將使網絡的頻譜效率隨中繼節點個數的增加而降低。同時，在短距離傳輸中，傳感器節點上的電路損耗在總功耗中占有不可忽略的比重，因此，網絡的總功耗也會隨著活動中繼節點個數的增加而增加。

為降低功耗，延長網絡壽命，可以通過節點協作構造虛擬的多入多出系統(MIMO)，并利用MIMO傳輸技術，如分布式空時編碼或分布式波束成形技術，使系統獲得空間分集增益，從而降低節點的發射功率。但是，多中繼節點協作由于同步等問題在實現上復雜度較高，而且協作會導致額外的時延和功率損耗。為降低節點協作的復雜度，簡化物理層的協議設計，在多個中繼節點中選擇“最優”節點的中繼選擇方案近年來引起了廣泛關注。現有的中繼選擇方案注意包括基于位置信息的中繼選擇方案，基于瞬時信道狀態信息的中繼選擇方案，基于H-ARQ機制的中繼選擇方案等。

自適應調制技術已被用于基于解碼前傳、放大前傳和選擇前傳的中繼協作和中繼選擇系統中以進一步提高傳感網的頻譜效率和功率效率。為利用自適應調制技術提高系統的頻譜效率，可在源節點和中繼節點采用不同的調制方式，在滿足系統誤比特率(BER)的條件下，選擇使吞吐量最大的調制方式。為消除在中繼節點的檢測錯誤對系統性能的影響，可將解調前傳和選擇中繼相結合，當中繼節點正確解碼數據包時，才對數據進行重傳?？紤]到中繼協作技術可能降低系統的頻譜效率，可將只利用直達徑所能獲得的傳輸速率和采用協作技術所能獲得的傳輸速率進行比較，根據比較結果決定是否采用中繼協作技術。

上述現有的中繼節點選擇方案均沒有考慮在源節點和中繼節點的功率控制，也沒有對功率、調制方式和中繼節點選擇進行聯合優化。

發明內容

本發明實施例提供了一種傳感網的發射功率、調制方式和中繼節點選擇的聯合優化方案。該方案在滿足目的節點的誤碼率要求，節點最大發射功率限制的條件下，使網絡的總功耗最小。在本發明實施例中，所有中繼節點對發送功率和調制方式進行分布式計算，獲得最小網絡總功耗的中繼節點獲得優先廣播信息的權利(廣播的信息包括源節點的發送功率和調制方式)。源節點根據接收的信息決定發送功率和調制方式。獲得最小網絡總功耗的中繼節點對來自源節點的信息進行解碼前傳。

從以上技術方案可以看出，本發明實施例具有以下優點：

相比中繼節點協作，所提出的分布式機會中繼選擇方案有效減少了網絡的總功耗；在源節點和中繼節點采用自適應調制技術，有效減少了節點的發射功率；在源節點和中繼節點使用不同的發射功率，進一步降低了網絡的總發射功率。因此，所提方案能夠有效降低網絡的總功耗，延長傳感網的工作壽命。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的系統框圖；

圖2為本發明實施例中第一仿真結果示意圖；

圖3為本發明實施例中第二仿真結果示意圖。

具體實施方式

本發明實施例提供了一種分布式的中繼節點選擇，發送功率和調制方式的聯合優化方案，用于最小化傳感網的總功耗。

1.系統模型

參閱圖1，本發明實施例中的中繼網絡由M_t個源節點，L個中繼節點和一個目的節點所組成。假設源節點和目的節點間不存在直達徑。令h_sl表示源節點和中繼節點間代表小尺度衰落的信道向量，h_ld表示中繼節點和目的節點間代表小尺度衰落的信道系數。網絡中的無線信道同時還經歷平方率的路徑損耗。網絡中無線信道的上下行鏈路具有互易性。