[发明专利]一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法

说明书

一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。涉及无线传感技术领域，尤其涉及一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。提供了一种将多路随机信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵，采用基追踪算法对重叠的多路原始信号重构，提高了对信道的适应性，提高传输正确率和吞吐量的智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。本发明将多路随机信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵,采用基追踪算法对重叠的多路原始信号重构,提高了对信道的适应性。

技术领域

本发明涉及无线传感技术领域，尤其涉及一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。

背景技术

智能家居是在物联网的影响之下物联化体现，智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

智能家居在使用中，需要采用无线通信技术，如CSMA/CD；CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站(节点)都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。它的缺点就是在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降，导致接受数据量降低，吞吐量小等问题。

高效的多址接入是提高网络吞吐量，降低信道随机接入碰撞的有效方法，现有的载波侦听等传统方法仍然存在效率较低，网络吞吐量不高等缺陷。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种将多路随机信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵，采用基追踪算法对重叠的多路原始信号重构，提高了对信道的适应性，提高传输正确率和吞吐量的智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。

本发明的技术方案为：包括以下步骤：

1)系统传输模型：

在一个时间帧中,参与了数据传输的传感器,称之为活跃传感器；通过设置数量r的活跃传感器，每个活跃传感器装一个伯努利随机发生器,成功概率λ满足λN《N；

活跃传感器的总数在一个时间帧内,服从二项分布,参数N和λ,即r～B(N,λ)，

每个时间帧的开头,每个发生器执行一个独立的伯努利试验,结果指示传感器节点i是否在这个时间帧将其测量数据d_i传输到接收端，通过设计λ,可以用压缩感知在接收端恢复活跃传感器节点的数据；

在发送之前,活跃传感器节点的数据必须转换为二进制数字并打包来进行数字传输；

2)系统信号模型：

在一个时间帧中的时隙n，传感矩阵中是从标准正交基Ф€R^N*N中随机选出，其中为传感器节点i的感测向量，其中的元素是独立同分布的零均值随机变量；

在每个时隙n的符号时间内，活跃传感器节点i的调制符号s_i会发送到接收端，将s_i和与其对应的感测向量相乘时，所有的活跃传感器节点同时将符号传送到接收端；

接收端匹配滤波后,每个符号的持续时间内,接收端的天线观测到的信号是归一化的QPSK符号乘以活跃传感器节点i€A的感测向量假设完美同步以及处于不同M_C个子信道的节点拥有相同的发射功率,在第k个天线所接收的信号向量可以表示为