[发明专利]WBAN中基于多中继的增量协作通信传输协议

说明书

WBAN中基于多中继的增量协作通信传输协议，涉及通信技术领域，采用增量协作的方式对数据进行传输，根据目的节点数据传输的短反馈信息判断是否使用中继，仅在直接传输失败时采用中继进行协作。本发明有益效果：与现有的协作传输策略相比，有效地减少了传感器节点数据的重传，增强了网络的可靠性，提供了更好的性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及WBAN中基于多中继的增量协作通信传输协议。

背景技术

在WBAN中，传感器节点的低能耗以及可靠、快速的数据传输至关重要。在传感器节点和目的节点之间的直接传输失败时，需要有效且可靠的WBAN协作通信传输，以确保传感器节点的高吞吐量和低能耗。传统的协作通信传输无法充分利用信道资源，因为中继总是将源信号转发到目的地而不考虑信道条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供WBAN中基于多中继的增量协作通信传输协议，解决传统的协作通信传输无法充分利用信道资源等问题，进一步改善网络的性能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：WBAN中基于多中继的增量协作通信传输协议，所述WBAN网络系统中包含n个传感器节点、m个中继节点和1个协调器，包括以下3个阶段：

一、网络初始化开始，协调器向全网广播一个初始消息，通知所有传感器节点和中继节点的位置，且使每个传感器节点都分配有唯一的ID信息，所有传感器节点存储这些位置，并向中继节点广播由网络位置、能量状态和ID信息组成的信息包；

二、在数据传输的第一阶段，源节点将数据包发送到目的节点，该数据由其m个潜在中继R1、R2和R3侦听，在目的节点处，其根据接收数据包的误码率BER与预定阈值的比较，选择发送ACK或者NACK信息，如果接收数据包的误码率BER小于预定的阈值，则表明数据传输成功，此时目的节点向网络中的中继节点广播一个ACK信息，中继节点在接收到此信息后丢弃从传感器节点接收的数据包，并保持空闲状态以节省能量；而如果接收数据包的误码率BER大于预定的阈值，则目的节点将丢弃该数据包，并向网络中的中继节点广播一个NACK信息，表明数据包接收失败，需要采用网络中的潜在中继进行协作传输，这时中继节点将从传感器节点接收到的数据包发送至目的节点，完成协作传输过程；

三、监听到NACK信息后，如果R1中继节点在第一阶段已正确接收并解码数据包，则在第二阶段将其转发到目的地，如果在目的节点以可接受的误码率BER接收到数据包，则表明协作的第二阶段传输完成，相反，如果目的节点无法检测到R1中继节点发送的数据包，则从R2中继节点将数据包转发到目的节点；如果目的节点由于误码率BER较高而再次无法从R2中继节点接收到数据包，则表明R2中继节点的第三阶段协作传输失败，采用R3中继节点开始第四阶段的协作传输；依次类推，直到目的节点能够成功解码数据包，如果直到第m个中继节点也不能协作传输完成，该数据包视为已丢弃。

本发明所述目的节点接收数据包的误码率BER的计算方法为：其中，P_b表示误码率BER的值，E_b表示每比特的能量，N₀表示噪声功率谱密度，E_b/N₀＝γ为信噪比SNR。

本发明的有益效果是：采用增量协作的方式对数据进行传输，根据目的节点数据传输的短反馈信息判断是否使用中继，仅在直接传输失败时采用中继进行协作。本发明与现有的协作传输策略相比，有效地减少了传感器节点数据的重传，增强了网络的可靠性，提供了更好的性能。

附图说明

图1为本发明网络模型示意图；

图2为本发明协作通信传输协议的传输流程示意图；

图3为本发明仿真实验中两种传输协议的网络寿命对比图；

图4为本发明仿真试验中两种传输协议的网络剩余能量的分析对比图；