[發(fā)明專利]一種減小鏈路噪聲的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710504833.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107547456B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李先河;史華強(qiáng);姜賀彬;張寶印;崔俊峰;趙宏哲;潘思丞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵三局集團(tuán)有限公司;中鐵三局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司
• 主分類號(hào): H04L25/03
• 分類號(hào): H04L25/03;H04W84/18
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

一種減小鏈路噪聲的方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，解決鏈路噪聲對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中方法性能的影響，傳感器節(jié)點(diǎn)在向鄰居節(jié)點(diǎn)傳輸本地局部估計(jì)值是以向量形式，減少所要傳輸?shù)洁従庸?jié)點(diǎn)局部估計(jì)值的分量數(shù)，然后用融合節(jié)點(diǎn)的本地估計(jì)去補(bǔ)充沒(méi)有傳輸?shù)姆至浚@樣從源頭就減少了鏈路噪聲，如果傳輸了一個(gè)分量，只有這一個(gè)分量有噪聲，其他分量是屬于本地分量，不存在鏈路噪聲，然后，考慮將這一個(gè)分量所攜帶的噪聲弱化，所以將帶有鏈路噪聲的分量和沒(méi)有噪聲的分量進(jìn)行一個(gè)平均運(yùn)算，噪聲的影響平均后又會(huì)弱很多，算法性能得到了進(jìn)一步的提高。本發(fā)明很好的解決了鏈路噪聲問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種減小鏈路噪聲的方法。

背景技術(shù)

目前，研究的分布式擴(kuò)散協(xié)作策略下的算法，大都是假定節(jié)點(diǎn)之間的鏈路是理想的，即不存在鏈路噪聲。然而，現(xiàn)實(shí)情況下鏈路噪聲對(duì)網(wǎng)絡(luò)之間的影響是非常大的，它影響著傳遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的自身估計(jì)值，將受影響的估計(jì)值傳遞到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，將大大降低網(wǎng)絡(luò)對(duì)未知參量估計(jì)的準(zhǔn)確性。另外，鏈路噪聲很可能造成鏈路故障，在分布式協(xié)作策略中要形成環(huán)的增量協(xié)作策略就不適合這種易斷網(wǎng)絡(luò)，而擴(kuò)散協(xié)作策略因其網(wǎng)絡(luò)健壯性可以很好的兼容這種問(wèn)題。

一、鏈路噪聲的影響

1.鏈路噪聲情況下的DLMS算法

傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信鏈路通常是噪聲鏈路。一個(gè)典型的例子是時(shí)分多址復(fù)用，在某個(gè)用戶的指定時(shí)隙，其中的信道可能還被占用而不可用，即使勉強(qiáng)可用，這樣的通信信道是含有噪聲的。傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總是隨機(jī)的，且在鏈路噪聲影響下節(jié)點(diǎn)之間會(huì)因故障導(dǎo)致通信連接斷開(kāi)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)重組，分布式擴(kuò)散策略下的DLMS方法在噪聲鏈路中的研究對(duì)提高自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)性能是很有實(shí)際意義的。

觀測(cè)信號(hào)采用線性的數(shù)學(xué)模型：d_k(i)＝u_k,iw⁰+v_k(i)，其中v_k(i)是方差為且在時(shí)間和空間上都相互獨(dú)立的加性高斯白噪聲。

為了獲取網(wǎng)絡(luò)中N個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)未知參量w⁰的局部估計(jì)值，其中w⁰是M×1的向量，利用最小均方誤差準(zhǔn)則，取其均方誤差作為目標(biāo)函數(shù)(代價(jià)函數(shù))：

網(wǎng)絡(luò)中所有傳感器節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù){d_k,j,u_k,j}可以用以下矩陣表示：則目標(biāo)函數(shù)(代價(jià)函數(shù))可以改寫為：

理想鏈路情況下的DLMS算法：其中是節(jié)點(diǎn)k在第i-1時(shí)刻對(duì)未知向量的估計(jì)值，是在節(jié)點(diǎn)k的融合估計(jì)值，μ_k＞0(常數(shù))是收斂步長(zhǎng)，非負(fù)的c_kl,k＝1,2,…,N是局部融合參數(shù)且滿足

節(jié)點(diǎn)k和節(jié)點(diǎn)l之間存在鏈路噪聲情況下的自適應(yīng)和融合過(guò)程，節(jié)點(diǎn)k收到從鄰居節(jié)點(diǎn)(不包括自身)中傳輸來(lái)的各節(jié)點(diǎn)對(duì)目標(biāo)參量的估計(jì)值但這些估計(jì)值有的收到M×1階加性噪聲向量的干擾，故噪聲鏈路情況下的DLMS算法如式(1)所示：

其中是加性鏈路噪聲，是均值為零的廣義平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。

將式(1)展開(kāi)有：

令則式(2)可以改寫為：

其中代表了與節(jié)點(diǎn)k相連的所有鏈路的等效噪聲。從而考慮噪聲情況下DLMS算法的融合過(guò)程為：

節(jié)點(diǎn)k自身估計(jì)值的自適應(yīng)更新過(guò)程為：

2.噪聲鏈路影響下DLMS方法仿真

仿真條件：利用Matlab仿真軟件對(duì)DLMS算法在鏈路噪聲有無(wú)的情況下進(jìn)行仿真分析。