[發明專利]一種面向預測控制系統的自適應混合無線傳輸方法

有效

• 申請號: 201810668349.0
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108900285B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 趙國棟;汪琦;彭紹秦;陳智;李立英
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L1/16
• 分類號: H04L1/16
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于無線通信技術領域，具體的說是涉及一種面向預測控制系統的自適應混合無線傳輸方法。本發明主要包括傳輸新的數據包，產生反饋：如果ACK＝1，表明傳輸成功，命令存入緩存器，進入休眠狀態；如果ACK＝0，表明傳輸失敗，則進入重傳模式；休眠狀態，依次使用存儲器中的控制命令。當緩存器中的控制命令還剩余k個時，即η＝k時開始傳輸新的數據包；選擇重傳方式，根據上一時刻傳輸失敗的數據包長度來選擇重傳方式。如果數據包長N大于門限值M，即NM時重傳上一時刻的數據包，并進行最大比合并；如果N≤M，則傳輸新的數據包。如果傳輸失敗則繼續重傳，傳輸成功則進入休眠狀態。本發明的有益效果在于，結合了傳統方法的優點，使得頻譜效率和能量效率盡可能達到最大。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體的說是涉及一種面向預測控制系統的自適應混合無線傳輸方法。

背景技術

在預測控制系統中，控制器和設備之間的通信是通過不可靠和速率受限的通信鏈路實現的。為了補償通信的不可靠性以及實現數據傳輸的魯棒性，控制器向執行器發送預測控制序列，該控制序列不僅包含用于當前時刻的控制命令，而且包含預測的用于未來時刻的控制命令，這些命令存儲在緩存器中。如果控制器到執行器之間發生了一次數據包丟失，則執行器可以使用先前接收到的并存儲在緩存器的控制命令。

傳統預測控制系統中對預測控制數據包的傳輸分為兩種。一種是間隔傳輸，即傳輸一次預測控制數據包后，將控制命令存儲在緩沖器中并依次使用，等緩沖器中沒有可用命令時再進行下一次數據包傳輸。這種傳輸方式節省了大量的時頻資源，但是對一次傳輸的成功率要求很高，因此需要較大的發射功率來滿足系統中斷概率；另一種是連續傳輸，即每個時刻都傳輸一個新的預測控制數據包。這樣做的好處在于對數據包一次傳輸的成功率要求較低，減少了能量消耗，但是占用了大量的時頻資源。

近年來由于網絡基礎設施和業務量的急劇增長引發了大量的能源消耗，并且造成了頻譜資源的急劇缺乏。然而，增加的通信量并不是以增加能量消耗和頻譜消耗為代價的。以能量效率和頻譜效率為重點的無線電已成為學術界和工業界的必然趨勢。上述兩種傳輸模式(間隔傳輸、連續傳輸)都有各自的缺陷，大規模使用必然造成能量或頻譜資源的大量消耗。

發明內容

本發明的目的是在保證預測控制系統中斷概率的前提下，實現能量效率和頻譜效率的良好的折衷，提出一種自適應混合無線傳輸方案。

本發明的技術方案如下：

定義為預測控制數據包，u₁表示當前時刻對應的控制指令，u₂到u_r為預測的未來時刻的控制命令，為該數據包的長度(bits)。當該數據包傳輸成功后，立即將u₁送給執行器并將剩余控制命令存儲在緩存器中。定義η為緩存器中剩余的控制命令的數量。定義ACK為每次傳輸數據包后的反饋：

本發明的自適應混合無線傳輸方案如圖1。

包含三個模式，傳輸新的數據包、選擇重傳方式以及休眠。

S1、傳輸新的數據包，產生反饋。如果ACK＝1，表明傳輸成功，命令存入緩存器，進入休眠狀態(S2)；如果ACK＝0，表明傳輸失敗，則進入重傳模式(S3)。

S2、休眠狀態，依次使用存儲器中的控制命令。當緩存器中的控制命令還剩余k個時，即η＝k時開始傳輸新的數據包(S1)。

S3、選擇重傳方式，根據上一時刻傳輸失敗的數據包長度來選擇重傳方式。如果數據包長N大于門限值M，即NM時重傳上一時刻的數據包，并進行最大比合并；如果N≤M，則傳輸新的數據包。如果傳輸失敗則進入S3繼續重傳，傳輸成功則進入休眠狀態(S2)。