[發明專利]一種面向數字航道的傳感器網絡可靠通信方法

無效

• 申請號: 201210571777.4
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103067131A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳宏濱;趙峰;李小龍
• 申請（專利權）人: 陳宏濱;桂林電子科技大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域????

本發明屬于傳感器網絡，特別是一種面向數字航道的傳感器網絡可靠通信方法。

背景技術????

傳感器節點之間的無線鏈路不穩定，誤碼率較高，因此需要設計有效的信道編碼方法以提高通信可靠性。傳感器網絡中的信道編碼已經產生很多研究成果。例如，Murugan等利用源數據相關性，提出一種協作的聯合信源-信道編碼方法。Wernersson等提出一種分布式的非線性信源-信道編碼方法。Chen等提出一種分布式的Turbo碼編碼和解碼方法。Kong等提出一種分布式的噴泉碼，以保證數據分發的可靠性。Sugiura等提出一種分布式的無速率編碼方法，其對應的誤碼性能和中心式的Raptor碼接近而比分布式的LT碼對應的誤碼性能更好。這些方法都沒有考慮傳感器網絡所采集數據重要程度的差異性。實際上，傳感器網絡采集的數據有些是重要的，有些是不重要的。例如，在數字航道環境下，突然出現的目標所對應的觀測數據是很重要的，如果丟失，將會導致目標漏檢。另外，水流量對應的連續觀測數據有些是不重要的，部分數據丟失對最終結果影響不大。

傳感器節點本身有限的能量、有限的計算能力和通信能力要求編碼方法盡可能簡單。因此，我們在總編碼位數一定的前提條件下，對編碼位數進行分配，使得重要程度高的數據傳輸可靠性盡可能高，而重要程度低的數據傳輸可靠性得到保證。

發明內容????

本發明的目的在于針對數字航道環境下傳感器網絡數據傳輸可靠性不高而且現有的信道編碼方法未區分數據重要性的不足，而提出一種面向數字航道的傳感器網絡可靠通信方法。

為了實現上述發明目的，采用的技術方案如下：

（1）按照重要程度對數據進行分類。在數字航道環境下，先找出可能的數據類型，然后面向應用評定數據的重要程度；數據重要程度從高到低用????????????????????????????????????????????????表示；

（2）根據數據重要程度進行編碼位數分配。設重要程度為的數據有種，，總編碼位數為，重要程度為以下的數據需要的編碼位數至少為，重要程度為以上的數據的編碼位數為，。編碼位數分配的優化問題可以表述為

??????????????????????????????????(1)

對這個優化問題求解，即得到最優的值；

（3）在現有信道編碼方法的基礎上，設計合適的信道編碼方式；某類數據在一種應用中重要程度高，但在另一種應用中可能重要程度低，因此采用變速率自適應信道編碼方式。傳感器網絡中形成多跳MIMO通信單元。在第一個MIMO通信單元中，發射端的每個節點選擇上述變速率自適應信道編碼方式對采集的數據進行信道編碼，而接收端節點根據所有接收到的數據流進行解碼，恢復信息比特。在隨后的MIMO通信單元中，發射端節點的編碼過程和接收端節點的解碼過程與第一個的類似，直到采集的數據到達目的節點。

本發明的優點是：本發明在總編碼位數一定的前提條件下，對編碼位數進行分配，不僅可以使重要程度高的數據傳輸可靠性盡可能的提高，而且使重要程度低的數據傳輸可靠性得到保證，另外，編碼方法比較簡單。

附圖說明????

圖1為本發明實施例編碼位數分配示意圖；

圖2為本發明實施例信道編碼方法示意圖。

具體實施方式??

現在結合附圖對本發明做進一步的說明。在傳感器網絡中，發射端的多個節點和接收端的多個節點組成虛擬MIMO通信單元。第一個MIMO通信單元中發射端節點記為A，B，C，它們采集的數據分別簡化表示為“1001”、“0011”和“1100”。它們是經過數字化處理的數據，不是原始觀測數據。

（1）依次發送節點A，B，C所采集的數據。根據特定的應用場合設定數據重要程度閾值，并且評估A，B，C所采集數據的重要程度。如在船只安全監測應用中，A采集的是船只觀測數據，B采集的是水中污染物數據，C采集的是水流量數據。可以設，得到A采集的數據重要程度最高（評級為3），C采集的數據重要程度次之（評級為2），B采集的數據重要程度最低（評級為1）。

（2）設總的編碼位數為8，重要程度為以下的數據需要的編碼位數至少為1。在船只安全監測應用中，A采集的數據重要程度高于，被分配的編碼位數為5；B和C采集的數據重要程度低于，但是B采集的數據重要程度高于C采集的數據重要程度，B被分配的編碼位數為2，C被分配的編碼位數為1。

（3）在線性分組碼、卷積碼等編碼類型中選擇一種合適的編碼，對A，B，C采集的數據進行信道編碼。如果應用場合未變，隨后的MIMO通信單元使用同樣的編碼位數和編碼類型。如果應用場合變化，需要重新評估數據重要程度并重新分配編碼位數。設在另一種應用中A采集的數據重要程度低于，被分配的編碼位數為1；B和C采集的數據重要程度高于，被分配的編碼位數分別為4和3。此時，仍然使用前面的編碼類型，但是編碼過程適應編碼位數改變而有所調整。從A，B，C發出的編碼后的數據流一起被接收端的節點接收。接收端的節點分別對來自A，B，C的數據進行解碼，然后將解碼后的數據依次發送出去，依此類推。最后，目的節點解碼的數據輸出給用戶。