[發明專利]用于中繼網絡的欠采樣量化轉發方法

有效

• 申請號: 201410444286.2
• 申請日: 2014-09-03
• 公開（公告）號: CN104184554B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 徐文波;翟靜;林家儒
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04W28/06;H04W88/04
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 夏憲富

1.一種用于中繼網絡的欠采樣量化轉發方法，所述方法的應用場景是：設有多個傳感節點S_j、多個中繼節點R_j和一個信宿、即融合中心FC(Fusion Center)組成的集中式架構的無線傳感網絡WSN(Wireless Sensor Network)；其特征在于：因該多個傳感節點S_j用于觀測同一事件，采集的是攜帶有不同噪聲的同一信號，且該采集信號是稀疏的；故該多個傳感節點S_j分別對相同的稀疏信號x以壓縮感知方式采樣、量化、編碼和調制，隨后經由各自的直傳鏈路和/或相應中繼節點R_j的轉發鏈路發送給FC，再由FC根據信源端的壓縮采樣和信宿端的信號重建策略，利用協作網絡的信號固有稀疏特性，以及各接收信號之間的相關性，實現低復雜度的信號還原方法，從而獲得精確的數據，滿足用戶需求；式中，自然數下標j是傳感節點和中繼節點的序號，其最大數都為J；所述方法包括下列操作步驟：

步驟1，第一個時隙，每個傳感節點S_j廣播其經過壓縮采樣和量化、編碼、調制處理的信息，即向各自的中繼節點R_j和/或融合中心FC發送欠采樣信息步驟2，第二個時隙，每個中繼節點R_j協助各自的傳感節點S_j向融合中心FC轉發數據，即發送經過量化轉發處理后的信息

步驟3，融合中心FC分別接收到來自各個傳感節點S_j和各個中繼節點R_j的信號和執行相應的判斷、迭代譯碼和稀疏信號恢復的操作，重建稀疏信源信號x。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述傳感器采集的信號是環境信息和個人通信數據。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1包括下列操作內容：

(11)每個傳感節點S_j采集的信源端稀疏信號為x，該稀疏信號是屬于實數域R^N的信號，假設信號x能夠表示為N個正交基的線性組合，即：其中，θ＝(θ₁,...,θ_n,...,θ_N)^T是系數向量，稀疏基為Ψ＝(ψ₁,...,ψ_n,...,ψ_N)；自然數下標n分別是系數向量元素序號和稀疏基元素序號，其最大值為信號x的長度N；如果θ只有K個非零元素，且K<<N，則信號x為K-稀疏信號，即信號x能夠僅用θ的K個非零系數來表征之；

(12)傳感節點S_j采用測量矩陣Φ_j對采集的稀疏信號x執行欠采樣、即進行壓縮采樣，得到測量值y_j＝Φ_jx＝Φ_jΨθ＝Ω_jθ，式中，Ω_j＝Φ_jΨ為壓縮采樣結構的等效測量矩陣，其中的測量矩陣Φ_j屬于實數域R^M×N，測量值y_j屬于實數域R^M，M是測量值y_j的維數，N是信號x的長度；

(13)傳感節點S_j對欠采樣的測量值y_j＝Φ_jx執行量化、信道編碼C_s和調制處理操作后，得到欠采樣信息

(14)各個傳感節點S_j分別將該欠采樣信息廣播至各自的中繼節點R_j和/或融合中心FC。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述步驟(12)中，傳感節點S_j對稀疏信源信號x執行欠采樣、即壓縮采樣的機理是：基于相同的測量矩陣Φ，或者是分別基于各自不同的測量矩陣Φ₁、Φ₂、…、Φ_j、...Φ_J；所述測量矩陣Φ或Φ_j的選擇包括隨機矩陣、快速傅里葉變換FFT(Fast Fourier Transform)矩陣或貝努利隨機矩陣，只要能夠以高概率滿足受限等距特性RIP(Restricted Isometry Property)即可。