[發(fā)明專利]一種基于閾值檢測(cè)和瞬時(shí)信噪比比對(duì)的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810002906.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108347742B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉星成;易曉慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/08
• 分類號(hào): H04W24/08;H04W40/22;H04W52/02;H04B7/0413;H04W84/18
• 代理公司: 廣州潤(rùn)禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 凌衍芬

本發(fā)明涉及一種基于閾值檢測(cè)和瞬時(shí)信噪比比對(duì)的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法。本發(fā)明方法可根據(jù)不同的信道條件，動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)先設(shè)定的信噪比檢測(cè)閾值，而且不一定需要對(duì)所有中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，相對(duì)于現(xiàn)有的需要檢測(cè)所有中繼節(jié)點(diǎn)的Selection Combining(SC)協(xié)議，減少了中繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)次數(shù)，從而節(jié)省了能量，提高了能效。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)的基于閾值判斷的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法。

背景技術(shù)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由許多具有數(shù)據(jù)采集功能的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。由于傳感器節(jié)點(diǎn)一般部署在人力難以到達(dá)的地域，不易于持續(xù)供電，所以能量效率問(wèn)題一直是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。

無(wú)線通信系統(tǒng)的能量效率是5G無(wú)線通信技術(shù)的關(guān)鍵目標(biāo)，因此得到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。多輸入多輸出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)技術(shù)特別是大規(guī)模MIMO技術(shù)是5G無(wú)線通信的關(guān)鍵技術(shù)。相比于單輸入單輸出(Single-Input-Single-Output，SISO)技術(shù)，MIMO技術(shù)可以通過(guò)空間分集增益有效地提高無(wú)線通信系統(tǒng)的信噪比(SNR)，在同樣的傳輸性能和連通性能下可以減少傳輸功耗。然而，受限于傳感器節(jié)點(diǎn)的通信能力和能耗等因素，目前常用的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)都是單天線的，因此協(xié)作通信的思想被引進(jìn)WSNs中，形成了虛擬協(xié)作MIMO技術(shù)。它的基本思想是將位于同一區(qū)域的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的天線看作是同一個(gè)發(fā)送端或接收端的多個(gè)天線，然后便可以采用分集技術(shù)進(jìn)行發(fā)送或接收，可以很好地對(duì)抗信道衰落。

另外，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中繼技術(shù)，利用距離和路徑損耗的非線性關(guān)系來(lái)對(duì)抗無(wú)線信道的衰落特性。傳輸信號(hào)經(jīng)過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)后的信號(hào)幅度衰減大大減小，有效緩解了信源到目的節(jié)點(diǎn)傳輸衰落引起的鏈路質(zhì)量下降問(wèn)題，可以降低節(jié)點(diǎn)能耗、提高傳輸信噪比、增強(qiáng)組網(wǎng)靈活性以及提升系統(tǒng)容量等。

但是，研究分析認(rèn)為，MIMO技術(shù)或協(xié)作通信若使用過(guò)多的發(fā)送和接收天線(節(jié)點(diǎn))，通信系統(tǒng)中的電路能耗也會(huì)增加。特別是對(duì)于能量資源受限的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，電路能耗的增加將會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)過(guò)早地“死亡”造成系統(tǒng)中斷。而且在協(xié)作MIMO中，因?yàn)榘l(fā)送端輸出功率在全部發(fā)射天線上分配，天線數(shù)目的增加也可能導(dǎo)致能效的降低

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專利提供一種基于閾值檢測(cè)和瞬時(shí)信噪比比對(duì)的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，通過(guò)減少中繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)次數(shù)，從而節(jié)省能量，提高WSNs能效。

一種基于閾值檢測(cè)和瞬時(shí)信噪比比對(duì)的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，中繼節(jié)點(diǎn)有多個(gè)，包括以下步驟：

S1、按順序依次判斷每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信噪比是否大于等于預(yù)先設(shè)定的信噪比檢測(cè)閾值；

S2、若是，則將該中繼節(jié)點(diǎn)的索引值反饋給基站并結(jié)束；

S3、若否，如果該中繼節(jié)點(diǎn)是第一個(gè)判斷的中繼節(jié)點(diǎn)，將該節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信噪比和索引值廣播給下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，返回步驟S1對(duì)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行判斷；如果該中繼節(jié)點(diǎn)是最后一個(gè)判斷的中繼節(jié)點(diǎn)，則比較該中繼節(jié)點(diǎn)和通過(guò)廣播接收到的另一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信噪比大小，將較大瞬時(shí)信噪比的中繼節(jié)點(diǎn)的索引值反饋給基站并結(jié)束；如果該中繼節(jié)點(diǎn)不是第一個(gè)判斷的中繼節(jié)點(diǎn)，則比較該中繼節(jié)點(diǎn)和通過(guò)廣播接收到的另一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信噪比大小，將較大的瞬時(shí)信噪比和相對(duì)應(yīng)的索引值廣播給下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，返回步驟S1對(duì)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行判斷。

本發(fā)明方法可根據(jù)不同的信道條件，動(dòng)態(tài)調(diào)整預(yù)先設(shè)定的信噪比檢測(cè)閾值，而且不一定需要對(duì)所有中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，相對(duì)于現(xiàn)有的需要檢測(cè)所有中繼節(jié)點(diǎn)的SelectionCombining(SC)協(xié)議，減少了中繼節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)次數(shù)，從而節(jié)省了能量，提高了能效。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中，各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信噪比通過(guò)自身鏈路的信道狀態(tài)信息CSI估計(jì)得出。