[发明专利]一种协作无线传感网增强网络生命周期的节点选择方法

权利要求书

1.一种协作无线传感网增强网络生命周期的节点选择方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)初始化中继个数N，N个中继节点的初始能量为设置计时步长lifetime＝0；

(2)判断系统中断概率是否小于设定阈值η，η是协作中继系统最大可容忍中断概率值：

Pout(e→[m])=Πk=1NPout(ek[m])]]>

Pout(ek[m])=Pr(Ps|hsd|2+Psek[m]|hkshkd|21+Ps|hsk|2+ek[m]|hkd|2<γ)=1-[e-(γPsσsk2+γek[m]σkd2)4γ(γ+1)Psek[m]σsk2σkd2K1(4γ(γ+1)Psek[m]σsk2σkd2)]]]>

其中，γ是目的节点的接收信噪比的阈值，若目的节点的接收信噪比大于阈值γ，则认为目的节点正确接收了信息；e_k[m]为第k个中继节点在第m时隙时的初始能量；P_r(·)表示求取括号内容的概率；P_s为信源节点S的发射功率；h_sd表示信源节点到目的节点的信道增益，满足均值为0、方差为的循环对称复高斯分布；h_sk表示信源节点到中继节点的信道增益，满足均值为0、方差为的循环对称复高斯分布；h_kd表示中继节点到目的节点的信道增益，满足均值为0、方差为的循环对称复高斯分布；K₁(·)表示一阶的第二类贝塞尔函数；

若则进入步骤(3)；否则，记录lifetime并结束；

(3)协作中继系统随机生成新的h_sd、h_sk和h_kd；

(4)判断中继节点是否属于集合R_E，即判断中继节点是否满足如下条件：

①目的节点的接收信噪比需要大于阈值γ，因此第k个中继节点在第m时隙满足该条件下所需要的最小传输功率P_k-min[m]为：

Pk-min[m]=min{Pk[m]:Ps|hsd|2+PsPk[m]|hskhkd|21+Ps|hsk|2+Pk[m]|hkd|2≥γ}]]>

其中，P_k[m]表示第k个中继节点在第m时隙的传输功率；设定信息在每个时隙传输的时间为一个单位时间，则中继节点传输的耗能在数值上等于传输的功率，基于此要求第k个中继节点满足P_k-min[m]≤P_k-max和P_k-min[m]≤e_k[m]这两个条件，即要求在第m时隙时，第k个中继节点的最小传输功率P_k-min[m]小于其最大传输功率P_k-max，第k个中继节点的最小消耗能量P_k-min[m]小于其在第m时隙的初始能量e_k[m]；

②在第m时隙时，第k个中继节点的接收信噪比大于γ，保证中继转发的信息不会过于失真，即R_t＝{k:P_s|h_sk|²≥γ}；

基于上述条件，R_E＝R_t∩{k:P_k-min[m]≤e_k[m]}∩{k:P_k-min[m]≤P_k-max}；若R_E为空集，则保持当前的中继状态不变，返回步骤(3)；否则，进入步骤(5)；

(5)采用MEI方案或OLS方案从R_E中选择一个中继节点作为协助传输节点；

①MEI方案为：对于R_E中的每一个中继节点，计算下式：

kMEI*=argmaxk∈REek[m]wk[m]]]>

选取值最小的中继节点作为协助传输节点；

②OLS方案为：对于R_E中的每一个中继节点，计算下式：

kOLS*=argmink∈REPout(e→[m]-wk[m]1k)=argmink∈REPout(e→[m]-wk[m]1k)Pout(e→[m])=argmink∈REPout(ek[m]-wk[m])Pout(ek[m])]]>

其中1_k为N×1矢量，在第k位置处的值为1，其余位置处的值为0；

选取值最小的中继节点作为协助传输节点；

(6)根据步骤(5)选择出的协作传输节点改变中继状态，lifetime＝lifetime+1，返回步骤(2)。