[发明专利]一种基于信道质量预测的无线传感器网络自适应跳信道方法

摘要

本发明涉及一种基于信道质量预测的无线传感器网络自适应跳信道方法，属于无线传感器网络技术领域。在该方法中，将影响信道传输质量的接收信号强度RSSI、信噪比SNR和链路质量指示LQI因素综合考虑，建立信道质量预测模型并预测下一时隙信道质量，并将预测值和阈值进行比较，将比较结果传送给协调器，协调器通过广播帧的形式更新整个无线传感器网络跳信道序列，使无线传感器网络实现自适应跳信道切换。采用本发明对无线传感器网络进行信道质量预测，可以提前预知下一时隙信道质量情况，减少使用不稳定的信道，提高无线传感器网络的通信可靠性。

主权项

1.一种基于信道质量预测的无线传感器网络自适应跳信道方法，其特征在于：在该方法中，将影响信道传输质量的接收信号强度RSSI、信噪比SNR和链路质量指示LQI因素综合考虑，建立信道质量预测模型并预测下一时隙信道质量，并将前m次信道质量估计值Carg和阈值进行比较，将比较结果传送给协调器，协调器通过广播帧的形式更新整个无线传感器网络跳信道序列，使无线传感器网络实现自适应跳信道切换；该方法的具体步骤如下：S1：协调器C形成无线传感器网络并选取一个标准规定的默认跳信道序列，以广播帧的形式发送出去；S2：子网设备入网时在默认信道侦听父设备广播帧，进行时间同步并根据接收到的广播帧进行跳信道同步后，发送入网请求完成入网过程；S3：协调器C以均衡终端节点的能量消耗为准则选择一个终端节点Di1，该节点在到达超帧周期时向协调器周期性汇报信道质量状态报告请求和所处的环境随机噪音；S4：将影响信道质量传输的接收信号强度RSSI、信噪比SNR和链路质量指示LQI因素综合考虑，建立信道质量预测模型；S5：系统管理器评估预测值和阈值，根据评估结果更新跳信道序列；S6：系统管理器将更新得到的自适应跳信道序列发送给协调器C；S7：协调器C更新自适应跳信道序列并在广播发送时隙将当前自适应跳信道装入广播帧载荷部分在默认信道发送；S8：其他节点在默认信道接收到父设备发送的广播帧后，解析广播帧有效载荷并更新调整自身对应跳信道参数，其中，路由节点在构造广播帧时，也将自身当前时隙的跳信道参数装入广播帧载荷部分发送；S9：所有节点在每个时隙更新跳信道序列，根据当前跳信道参数所规定的信道分配方式切换到新的信道，实现全网同步跳信道；S10：在下一个超帧周期重复以上步骤，即可实现周期性的跳信道序列；步骤S4包括：S41：建立信道质量预测模型：其中：Cq(X)是下一时隙的预测值，X为引起信道质量变化的因素值，这里指接收信号强度RSSI、信噪比SNR和链路质量指示LQI因素，β为这些参数引起的系数矩阵；S42：建立信道质量预测模型的样本函数：其中：Xi表示第i组元素所对应的历史因素值，xij表示第i组历史因素值中第j个因素；S43：预测下一时隙信道质量计算前m次信道质量估计值C_arg：如果C_arg<阈值，则发送广播帧通知网络的设备，设备收到广播帧之后，判断信道黑名单信息与该设备的黑名单信息是否相同，若不相同，按指标更新无线传感器网络跳信道序列。