[发明专利]一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法

摘要

一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。涉及无线传感技术领域，尤其涉及一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。提供了一种将多路随机信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵，采用基追踪算法对重叠的多路原始信号重构，提高了对信道的适应性，提高传输正确率和吞吐量的智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法。本发明将多路随机信道矩阵作为压缩感知过程中的测量矩阵,采用基追踪算法对重叠的多路原始信号重构,提高了对信道的适应性。

主权项

1.一种智能家居中基于压缩感知多址接入的无线传感网络通信方法，其特征在于，包括以下步骤：1)系统传输模型：在一个时间帧中,参与了数据传输的传感器,称之为活跃传感器；通过设置数量r的活跃传感器，每个活跃传感器装一个伯努利随机发生器,成功概率λ满足λN《N；活跃传感器的总数在一个时间帧内,服从二项分布,参数N和λ,即r～B(N,λ)，每个时间帧的开头,每个发生器执行一个独立的伯努利试验,结果指示传感器节点i是否在这个时间帧将其测量数据d_i传输到接收端，通过设计λ,可以用压缩感知在接收端恢复活跃传感器节点的数据；在发送之前,活跃传感器节点的数据必须转换为二进制数字并打包来进行数字传输；2)系统信号模型：在一个时间帧中的时隙n，传感矩阵中是从标准正交基Ф€R^N*N中随机选出，其中为传感器节点i的感测向量，其中的元素是独立同分布的零均值随机变量；在每个时隙n的符号时间内，活跃传感器节点i的调制符号s_i会发送到接收端，将s_i和与其对应的感测向量相乘时，所有的活跃传感器节点同时将符号传送到接收端；接收端匹配滤波后,每个符号的持续时间内,接收端的天线观测到的信号是归一化的QPSK符号乘以活跃传感器节点i€А的感测向量假设完美同步以及处于不同M_C个子信道的节点拥有相同的发射功率，在第k个天线所接收的信号向量可以表示为其中算子表示Hadamard乘积，是传感器节点到第k个接收端的天线的信道向量(在所有频带)，其中元素是零均值标准方差的复高斯随机变量，是测量噪声，是发射功率和活跃传感器节点i|的传输符号的乘积，这里符号等于1当其他情况为0；接收端接收到的信号可以写为其中并且从公式(2.2)可以看出一个符号周期内接收端包含M_C*M_R个观测值，如果观测值不足以压缩感知恢复，就必须就行重新发送；保持重新发送相同的数据包直到p个时隙，接收信号可以写为z＝Ψx+W，                 (2.3)其中接收信号z＝[y^T(1)…y^T(p)]^T，感测矩阵噪声为W＝[w^T(1)…w^T(p)]^T；3)基于压缩感知的符号恢复：接收端每个天线所接收的信号通过一个匹配滤波器，通过所有天线接收到的信号成为压缩感知重建算法的输入信号；在特定时间帧内，第P个时隙结束的时候，接收端获得p*MC*MR个稀疏调制符号的观测值，通过检测两个连续时隙的符号重建误差,当差值小于一个预先定义的阈值,活跃传感器节点可以停止传输信号；否则,该传感器节点将继续发送数据直到这帧结束。