[发明专利]射频充电传感节点的帧长和编码冗余度动态调整方法

摘要

一种射频充电传感节点的帧长和编码冗余度动态调整方法，包括以下关键步骤：1)传感节点操作过程：根据汇聚点的建议值及当前能量捕获条件动态调整当前传输轮次采用的帧长及编码冗余度，根据当前能量捕获条件控制轮次内各个传输周期的充电时间及突发传输帧个数；2)汇聚点操作过程：汇聚点既是射频能量提供者又是信息收集者，根据当前吞吐量与上一轮吞吐量的关系，给出传感节点下一轮采用帧长及编码冗余度的建议值。本发明综合考虑能量捕获条件和信道质量变化情况，适用于捕获射频能量进行通信的无源感知网络，能够提高系统吞吐量和捕获能量的利用效率。

主权项

1.一种射频充电传感节点的帧长和编码冗余度动态调整方法，其特征在于：包括以下步骤：1)传感节点操作过程如下：步骤1.1 传感节点在收到汇聚点发出的查询帧后，判断缓存中是否有数据要发，如果有，则向汇聚点返回应答帧，应答帧中携带节点编号和一个随机数；步骤1.2 传感节点在收到汇聚点发出的确认帧后，判断确认帧中包含的随机数与该传感节点发出的应答帧中携带的随机数是否相同；如果不同，则丢弃确认帧继续执行步骤1.1；如果相同，令数据传输轮数R＝R+1，R的初始值为0，跟踪当前电容电压，估计当前能量捕获条件下电容可达到的最大电压U_max和RC时间常数τ的值，根据确认帧中建议的数据帧载荷长度和当前能量捕获条件共同确定接下来传输采用的数据帧载荷长度l_p，然后取出N×l_p的待发送源数据，根据确认帧中建议的编码冗余度K，计算得到冗余帧个数M＝K×N，利用纠删码进行编码得到N+M个帧；其中，K为整数，N为原始帧个数；每个帧由帧首协议控制字段、载荷部分和帧尾CRC校验序列组成，帧首协议控制字段和帧尾CRC校验序列长度之和为l_h，载荷长度为l_p，其中l_h和l_p的计量单位为比特；步骤1.3 传感节点根据当前能量捕获条件计算得到每个充电‑传输周期的充电时间t_c和突发传输帧个数w_t，然后充电t_c时间后，连续发送w_t个数据帧，如此循环，直到收到汇聚点发送的查询帧或将缓存中的N+M个数据帧发送完毕，结束本轮数据传输，执行步骤1.1；2)汇聚点操作过程如下：步骤2.1 汇聚点广播查询帧；步骤2.2 汇聚点收到传感节点发出的应答帧后，若同意该传感节点的数据传输，则返回确认帧，确认帧中包含与该应答帧相同的随机数，还包含建议该传感节点接下来传输采用的帧载荷长度及编码冗余度K，的初始值为K的初始值为K_max，其中是帧载荷长度的最小值，K_max是编码冗余度的最大值；步骤2.3 汇聚点设置长度为T_max的定时器，同时将正确接收帧个数Q和误码帧个数F这两个变量均置零；步骤2.4 汇聚点接收到传感节点的一个数据帧，通过CRC校验判断数据帧是否发生误码，如果数据帧正确，令Q＝Q+1，进一步判断如果Q＝N，则解码恢复出原始数据，执行步骤2.5；如果数据帧有误，令F＝F+1，进一步判断如果F＝M+1，本轮传输失败，执行步骤2.5；如果定时器到期或收到传感节点的低能量中断信号，汇聚点停止接收数据，执行步骤2.5；否则，继续执行步骤2.4；步骤2.5 汇聚点计算得到本轮突发传输的有效吞吐量G_new＝Q×l_p/Δt，其中，l_p为本轮传输实际采用的帧载荷长度，由帧首部相应字段获得，Δt为本轮传输占用的时间，可由汇聚点测量得到，根据G_new与上一轮有效吞吐量G的关系，更新建议该传感节点下一轮突发传输采用的数据帧载荷长度及编码冗余度K，令G＝G_new，执行步骤2.1。