[发明专利]一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法

摘要

本发明公开了通信领域的一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法，包括：组网步骤：一个发送节点、若干个中继节点和一个接收节点组建无线传感器网络；上行探测步骤：使接收节点得到每个所述中继节点接与所述发送节点之间的信道增益；发射功率优化计算步骤：所述接收节点得到其与每个所述中继节点之间的信道增益，以及与所述发送节点之间的信道增益，并且对每个所述中继节点的发射功率进行优化；下行控制步骤：所述接收节点规定所述发送节点发送信息的时隙，以及每个所述中继节点发送信息的时隙，以及优化后的每个所述中继节点的发射功率；发送节点发送步骤、中继节点转发步骤和接收节点接收步骤。其技术效果是：其可以在保证接收节点正确解码的前提下，保证所有中继节点发射功率之和最小。

主权项

一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法，包括下列步骤：组网步骤：一个发送节点、若干个中继节点和一个接收节点组建无线传感器网络；上行探测步骤：所述发送节点和每个所述中继节点通过上行信道发送上行探测参考信号给每个所述中继节点，每个所述中继节点接收来自所述发送节点的上行探测参考信号并计算得到其与所述发送节点之间的信道增益，并在其发送上行探测信号给所述接收节点时，将该信道增益一并发送给所述接收节点；从所述发送节点到所述中继节点的信道增益h_sr可通过下列公式计算求得：其中：y_r表示在所述发送节点发送信息到每个所述中继节点和所述接收节点的时隙中，所述中继节点所收到信息的信号幅度；x_s表示所述发送节点所发送信息的信号幅度，P_s表示所述发送节点的发射功率；N₀分布表示相应信道噪声的信号幅度的均方根；发射功率优化计算步骤：所述接收节点通过接收上行探测参考信号，计算其与每个所述中继节点之间的信道增益，以及其与所述发送节点之间的信道增益，并且对每个所述中继节点的发射功率进行优化；从所述发送节点到所述接收节点的信道增益h_sd可通过下列公式计算得到:其中：y_d1表示在所述发送节点发送信息到每个所述中继节点和所述接收节点的时隙中，所述接收节点所收到信息的信号幅度；所述接收节点与每个所述中继节点之间的信道增益h_rd均可通过下列公式计算求得：$y_{d2}=\sqrt{P_r}{h}_{rd}{\mathrm{\βy}}_r+N_0;$其中y_d2表示在每个所述中继节点通过解码并放大信号传送信息到所述接收节点，然后所述接收节点合并来自所述发送节点的信息和每个所述中继节点的信息的时隙中所述接收节点所接收信息的信号幅度，P_r表示所述中继节点的发射功率，β表示对应信道放大系数；对于无线传感器网络中第i个中继节点来说，其信道放大系数的二次方β_i²可以表示为：${{\mathrm{\β}}_i}^2=\frac{P_i}{P_s{\left|h_{sr}\right|}^2+N_0};$其中P_i为无线传感器网络中第i个中继节点的发射功率，所述接收节点接收信息的信道容量可以表示为：$I=\frac{1}{2}{\log }_2(1+\frac{P_s{\left|h_{sd}\right|}^2}{N_0}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_s{\left|h_{si}\right|}^2{P}_i{\left|h_{id}\right|}^2}{P_s{\left|h_{si}\right|}^2+P_i{\left|h_{id}\right|}^2+N_0});$其中h_si表示从所述发送节点到无线传感器网络中第i个中继节点的信道增益，h_id表示从无线传感器网络中第i个中继节点到所述接收节点的信道增益；对每个所述中继节点的发射功率进行优化的目标是所有中继节点发射功率之和是最小的，并且满足所述接收节点接收信息的信道容量大于阈值，其公式为：

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