[发明专利]两跳无线传感器网络放大转发功率分配传输方案

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种基于分布式线性弥散码的两跳无线传感器网络 放大转发功率分配传输方法。

背景技术

多天线(MIMO)技术相比较传统的单天线系统，在相同的发射功率和发送速率下可以达到 更好的传输性能，是当今无线通信领域的研究热点。MIMO主要包括提供空间分集和空间复用。 然而，由于受终端设备价格及体积等因素的影响，不适合在在无线传感器网络的节点上配置 多天线，因此，单天线的多终端之间协同传输的虚拟MIMO技术应运而生。尽管使用频分或时 分重复编码和空时编码方法的协同网络均能实现空间分集，但空时编码技术相比较简单的重 复编码可以大大提高系统的频谱效率。正交的空时分组编码方法在存在两个以上的中继时， 为了满足码字的正交性不能以满速率发射信号；准正交的空时分组编码在码速率和正交性中 取折中，可以达到满速率发射，但是达不到满分集增益。而且这些空时编码方法都是为固定 的发射天线数设计的，而在协同中继网络中，中继节点数往往是不确定或变化的，中继节点 之间需要交互信息来确认使用某种编码方法，协议处理十分复杂。而使用线性弥散编码方法， 中继节点只需将接收信号和一个弥散矩阵相乘后放大转发即可，之间不需要通信，信息处理 负载小，适合于资源受限的分布式无线传感器网络中。

无线传感器网络覆盖范围大，传感器节点可能无法直接与信宿节点通信，需要进行多跳 传输，将虚拟MIMO的技术引入到无线传感器网络中，多个中继节点协同传输信号，提供的 协同分集可以增强传输质量。

无线传感器网络通常使用媒体接入层(MAC)中的请求发送(RTS)/允许发送(CTS)协议来进 行信道的预约，避免碰撞，RTS/CTS信息包可以提供有限的信道状态信息，而能耗是无线传 感器网络最主要考虑的问题，信源和中继节点可以根据有限的信道状态信息进行功率优化分 配，在相同的传输质量条件下，降低总的发射功率，延长网络的生存周期。结合MAC协议的 跨层优化功率分配问题实已成为本领域技术人员亟待解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分布式线性弥散码的两跳无线传感器网络放大转发功率 分配传输方法，以实现在具有多中继节点协作通信的无线传感器网络中的高精度、低复杂度 的协同中继发射功率优化分配的信息传输。

为了达到上述目的，本发明提供的基于分布式线性弥散码的两跳无线传感器网络放大转 发功率分配传输方法，其包括步骤：1)在一个两跳的无线传感器网络中，作为信源节点的发 射端向潜在的中继节点发送RTS包，进行信道的预约请求；2)每个接收到所述RTS信息包的 中继节点估计出它的信噪比，将所述信噪比信息嵌入到远程通信的RTS包中，再分别向信宿 发送此RTS包预约信道，信宿估计出来自各个中继节点的RTS包的信噪比；3)信宿将估计出 的远程通信RTS包信噪比嵌入到CTS包中返回中继节点，中继节点接收后再嵌入到本地通信 的CTS包中返回信源节点，信源节点，中继节点和信宿节点即了解所有信道的RTS包信噪比 信息；4)信源计算出自己的优化发射功率向中继广播信号，中继节点接收信号归一化后，采 用放大转发协议，构成线性弥散码的结构，以优化发射功率向信宿发射信号；5)所述信宿接 收端也可计算出信源和每个中继的发射功率，结合此信息采用最大释然或球形译码算法进行 解码。

其中，在步骤2)中，估计的本地通信RTS包信噪比为ρ_k(k＝1，2，…，M)，估计的远程通信 RTS包信噪比为λ_k(k＝1，2，…，M)，M为接收到所述RTS包的中继节点数。