[发明专利]一种基于节点行为的协作传输性能优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于节点行为的协作传输性能优化方法，其特征在于，包括：

获取利用波束成形技术进行节点数据传输时所产生的能量消耗以及最大传输距离；所述能量消耗包括发射电路的能量损耗以及传输所述节点数据时的能量消耗；所述最大传输距离为节点以最大发射功率发射所述节点数据时所能传输的最大距离；

根据所述能量消耗以及所述最大传输距离确定最小合作节点数；所述根据所述能量消耗以及所述最大传输距离确定最小合作节点数，具体包括：

根据公式确定在最小能量消耗的情况下所需的阵列节点的最佳数量；其中，N_{energy_best}为在最小能量消耗的情况下所需的阵列节点的最佳数量；E_transmit为传输所述节点数据时的能量消耗，E_transmit＝ε_fsd_t²；E_elec为发射电路的能量损耗；ε_fs为自由空间模型功率放大所需要的能量；d_t为簇头到目标基站的距离；

根据公式确定最小参与合作的节点个数；其中，N_{dis_best}为最小参与合作的节点个数；E_{t_max}为节点以最大功率发射1比特数据时发射消耗的能量；d_max为节点以最大发射功率发射数据所能传输的最大距离；

根据所述阵列节点的最佳数量以及所述最小参与合作的节点个数确定最小合作节点数；

获取传输预期方向的零陷角度以及目标零陷深度；

根据所述零陷角度以及所述目标零陷深度构建目标函数；所述根据所述零陷角度以及所述目标零陷深度构建目标函数，具体包括：

根据公式构建目标函数；其中，Fitness为目标函数；φ_NULL为预期方向的零陷角度；φ_SL为旁瓣方向角；φ_ML为主瓣方向角；NULL_obj为方向上的目标零陷深度；k₁和k₂为权重因子；AF为阵因子公式，N个节点组成的天线阵在x-y平面上的阵因子为其中，W为每个节点在波束图中所占的权重；w_k为节点k的权重值；(r_k,ψ_k)为节点k的极坐标；λ为载波的波长；φ₀为主瓣方向角；φ为波束到其他方向的角度φ∈[-π,π]；j为复数；

根据所述最小合作节点数以及所述目标函数确定合作节点集合；

根据所述目标函数确定合作节点权重；

判断所述节点数据是否传输至目标基站，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述节点数据传输至目标基站，根据所述合作节点集合以及所述合作节点权重优化所述波束成形技术，并利用优化的波束成形技术传输所述节点数据；

若所述第一判断结果表示为所述节点数据未传输至目标基站，获取所述节点数据的数据源节点；

根据所述数据源节点确定中继簇；

根据所述中继簇将所述节点数据传输至目标基站。

2.根据权利要求1所述的基于节点行为的协作传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述最小合作节点数以及所述目标函数确定合作节点集合，具体包括：

利用遗传算法，根据所述最小合作节点数以及所述目标函数确定合作节点集合。

3.根据权利要求1所述的基于节点行为的协作传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述目标函数确定合作节点权重，具体包括：

利用鲸鱼优化算法，根据所述目标函数确定合作节点权重。

4.根据权利要求1所述的基于节点行为的协作传输性能优化方法，其特征在于，所述根据所述数据源节点确定中继簇，具体包括：

获取最小传播阈值；

根据所述数据源节点确定裁剪区域；

在所述裁剪区域内，当所述最大传输距离大于所述最小传播阈值时，在以所述最小传播阈值为内半径，所述最大传输距离为外半径的圆环内确定中继簇并选择中继的簇头；

在所述裁剪区域内，当所述最小传播阈值大于所述最大传输距离时，簇内节点数不足，在以所述最大传输距离为半径的圆内确定中继簇并选择中继的簇头。