基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法
【專(zhuān)利摘要】基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法,本發(fā)明旨在提出適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的能感知鏈路狀態(tài)變化的實(shí)用化無(wú)線傳感網(wǎng)功率控制算法；本發(fā)明包括以下三個(gè)方面內(nèi)容，1)基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)算法；2)功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理；3)基于非合作博弈模型的功率控制算法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線傳感領(lǐng)域，具體涉及基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)研究的不斷深入，大規(guī)模部署傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、城市交通以及工業(yè)安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域已經(jīng)初現(xiàn)端倪。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、自組織、隨機(jī)部署、應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜、節(jié)點(diǎn)資源有限、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠嘧兊奶攸c(diǎn)決定了功率控制技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究中的重要意義。為了保證網(wǎng)絡(luò)對(duì)監(jiān)控區(qū)域的覆蓋性和網(wǎng)絡(luò)的連通性，增大網(wǎng)絡(luò)吞吐量，降低通信延遲，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，采用功率控制技術(shù)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)具有重要的研究?jī)r(jià)值。
[0003]針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功率控制技術(shù)，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究人員開(kāi)展了大量的研究工作，并取得了大量研究成果，但這些研究成果在實(shí)際應(yīng)用中還存在較大的局限性。目前，實(shí)用化的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)研究還處于初步的探索階段，要形成最終成熟的可應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境的功率控制技術(shù)，還存在以下基礎(chǔ)性問(wèn)題和關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)一步的研究和完善:
[0004]I)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的對(duì)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路狀態(tài)進(jìn)行刻畫(huà)。
[0005]無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功率控制，需以實(shí)時(shí)的信道狀態(tài)信息作為基礎(chǔ)。然而，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常應(yīng)用于復(fù)雜的環(huán)境中，無(wú)線信號(hào)不僅會(huì)隨著傳播距離的增加產(chǎn)生路徑損耗，還會(huì)受到地形、障礙物的遮掩而產(chǎn)生陰影效應(yīng)?？傊?，無(wú)線鏈路會(huì)受到時(shí)空域各種因素的干擾，這使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信道狀態(tài)具有不穩(wěn)定性。此外，傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、加入、失效均會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化，從而使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的鏈路狀態(tài)發(fā)生改變。當(dāng)前對(duì)功率控制的研究，廣泛采用的無(wú)線信道模型是對(duì)數(shù)距離路徑損耗模型，并且假設(shè)全網(wǎng)具有理想化的、統(tǒng)一的路徑損耗指數(shù)，與節(jié)點(diǎn)間的真實(shí)鏈路狀況差距較大。因此，如何在復(fù)雜環(huán)境應(yīng)用背景下，快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地對(duì)局部節(jié)點(diǎn)間無(wú)線鏈路狀態(tài)特征進(jìn)行刻畫(huà)，是建立能感知環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的自適應(yīng)功率控制策略需要解決的首要問(wèn)題。
[0006]2)適用于特定應(yīng)用背景的實(shí)用化功率控制方法設(shè)計(jì)。
[0007]傳感器網(wǎng)絡(luò)通常都有其獨(dú)特的應(yīng)用背景，不同的應(yīng)用背景所追求的網(wǎng)絡(luò)性能也會(huì)存在差異。然而，功率控制技術(shù)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)多項(xiàng)性能指標(biāo)均有影響，屬于多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，很難設(shè)計(jì)一種方法能夠兼顧網(wǎng)絡(luò)的所有性能指標(biāo)。此外，傳感器節(jié)點(diǎn)通常能量受限，計(jì)算、通信能力受限，要求功率控制方法具有較低的復(fù)雜度。
[0008]文獻(xiàn)“一種基于節(jié)點(diǎn)度數(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制方法”(申請(qǐng)?zhí)?CN201310195035)提出一種基于節(jié)點(diǎn)度的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制方法，通過(guò)節(jié)點(diǎn)度數(shù)來(lái)進(jìn)行發(fā)射功率的控制。并提出了剩余電量分級(jí)調(diào)整的概念，針對(duì)不同時(shí)間段內(nèi)，節(jié)點(diǎn)電量的剩余情況，確定合理的期望節(jié)點(diǎn)度，不同于采用傳統(tǒng)基于節(jié)點(diǎn)度的算法，能夠更好地確保在網(wǎng)絡(luò)連通的情況下盡可能延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)生存壽命。同時(shí)又將控制理論中的PID閉環(huán)控制算法引入功率控制，將確定好的期望節(jié)點(diǎn)度作為閉環(huán)控制系統(tǒng)輸入量來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的一跳鄰居數(shù)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以更加迅速地調(diào)整至期望節(jié)點(diǎn)度數(shù)，以達(dá)到功率控制的目標(biāo)，同時(shí)，響應(yīng)時(shí)間快，振蕩小，穩(wěn)定性好。功率控制流程圖如圖1所示。
[0009]該技術(shù)的不足主要是并未考慮復(fù)雜環(huán)境節(jié)點(diǎn)間鏈路狀態(tài)情況對(duì)功率控制的影響。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通常部署在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行功率控制，需以實(shí)時(shí)的信道狀態(tài)信息作為基礎(chǔ)。然而，傳感器節(jié)點(diǎn)本身的移動(dòng)性和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中各種障礙物的存在，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線信道是多變且難以控制的，信號(hào)通過(guò)無(wú)線信道時(shí)，就會(huì)受到各種衰落的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明目的:1)分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，使用基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信道鏈路增益，以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地刻畫(huà)網(wǎng)絡(luò)中局部區(qū)域節(jié)點(diǎn)對(duì)間的無(wú)線鏈路狀態(tài)。2)建立功率控制非合作博弈模型，結(jié)合上述信道模型參數(shù)估計(jì)結(jié)果，提出一種能感知環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，為復(fù)雜環(huán)境下尋求優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能的手段開(kāi)辟新途徑，并為功率控制技術(shù)實(shí)用化提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
[0011]技術(shù)方案:提出適用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的能感知鏈路狀態(tài)變化的實(shí)用化無(wú)線傳感網(wǎng)功率控制方法。本發(fā)明包括以下三個(gè)方面內(nèi)容，如圖2所示:1)基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法；2)功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理；3)基于非合作博弈模型的功率控制方法。
[0012]圖2中內(nèi)容1:基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法。
[0013]I)研究了復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，分析影響無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)鏈路增益的主要因素，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益先驗(yàn)?zāi)Ｐ停?br> [0014]2)研究了基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法，利用信道的先驗(yàn)信息和訓(xùn)練序列探測(cè)技術(shù)來(lái)估計(jì)信道鏈路增益，對(duì)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線信道特性進(jìn)行了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的描述。
[0015]圖2中內(nèi)容2:功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理。
[0016]分析了功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)(生存時(shí)間、吞吐量、網(wǎng)絡(luò)延遲)的影響機(jī)制，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)博弈模型的效益函數(shù)奠定基礎(chǔ)。
[0017]圖2中內(nèi)容3:提出基于非合作博弈模型的功率控制方法。
[0018]I)依據(jù)特定網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合實(shí)時(shí)信道狀態(tài)估計(jì)信息，設(shè)計(jì)了功率控制的非合作博弈模型，并確定模型的效益函數(shù)及代價(jià)函數(shù)；
[0019]2)基于非合作博弈模型，提出了能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法。
[0020]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案，如下圖3所示。該技術(shù)方案包括兩個(gè)階段:階段一主要任務(wù)是分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益先驗(yàn)?zāi)Ｐ停芯炕谟?xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)間無(wú)線信道特性實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的刻畫(huà)，為設(shè)計(jì)能感知鏈路狀態(tài)變化的功率控制方法奠定基礎(chǔ)；階段二主要任務(wù)是分析功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)的影響機(jī)理，設(shè)計(jì)功率控制的非合作博弈模型，提出輕量級(jí)的能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法。
[0021]有益效果:本專(zhuān)利使無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線鏈路狀態(tài)緊密耦合，可為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，進(jìn)一步促進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1功率控制流程圖
[0023]圖2基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法
[0024]圖3項(xiàng)目研究方案

【具體實(shí)施方式】
[0025]原理:分析功率控制策略對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)制，尋求輕量級(jí)的智能優(yōu)化方法，針對(duì)具體的應(yīng)用背景與節(jié)點(diǎn)能力，使網(wǎng)絡(luò)在滿足特定應(yīng)用目標(biāo)的前提下追求理想的性能效果，是設(shè)計(jì)實(shí)用化功率控制策略的核心問(wèn)題。針對(duì)【背景技術(shù)】中的相關(guān)問(wèn)題，本專(zhuān)利將首先分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)路徑損耗與鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，使用基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信道鏈路增益，快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間無(wú)線鏈路特征的刻畫(huà)；接下來(lái)，在上述研究的基礎(chǔ)上，分析功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)的影響機(jī)制，設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)信息建立面向多目標(biāo)優(yōu)化的功率控制的非合作博弈模型，提出一種基于實(shí)時(shí)鏈路狀態(tài)信息的分布式自適應(yīng)功率控制方法。本專(zhuān)利可為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，進(jìn)一步促進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用化。針對(duì)“一種基于節(jié)點(diǎn)度數(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)功率控制方法”(申請(qǐng)?zhí)?CN201310195035)，研究復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，準(zhǔn)確刻畫(huà)網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)對(duì)間的無(wú)線鏈路狀態(tài)，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)用化的自適應(yīng)功率控制方法至關(guān)重要。
[0026]基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，步驟如下:
[0027]第一步:分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益先驗(yàn)?zāi)Ｐ停芯炕谟?xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)間無(wú)線信道特性實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的刻畫(huà)，為設(shè)計(jì)能感知鏈路狀態(tài)變化的功率控制方法奠定基礎(chǔ)；
[0028]第二步:分析功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)的影響機(jī)理，設(shè)計(jì)功率控制的非合作博弈模型，提出輕量級(jí)的能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法。
[0029]輕量級(jí)的能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法包括三個(gè)步驟:
[0030]I)基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法；
[0031]2)功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理；
[0032]3)基于非合作博弈模型的功率控制方法。
[0033]基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法的步驟方法如下；
[0034]步驟1:使用理論分析和部署真實(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)的方法分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理；
[0035]步驟2:確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益的先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，可表示為P(d) =d_nS(d)，其中d表示接收端與發(fā)送端的距離，d_n表示自由空間的路徑損耗，η為路徑損耗指數(shù)，S(d)表示陰影衰落；
[0036]步驟3:在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置N個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，并假設(shè)h: = [hi, j I i, j e {1,2, - ,N}, i<j]是所部署錨節(jié)點(diǎn)間信道鏈路增益的集合，其中hi，j是錨節(jié)點(diǎn)i和錨節(jié)點(diǎn)j之間的信道鏈路增益；
[0037]步驟4:通過(guò)概率圖模型中的因子圖上的消息傳遞來(lái)模擬實(shí)際無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的訓(xùn)練序列發(fā)送，即在每一個(gè)離散時(shí)刻中，每一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)依次輪流發(fā)送預(yù)定的訓(xùn)練序列，網(wǎng)絡(luò)中其他錨節(jié)點(diǎn)則在此時(shí)接收訓(xùn)練序列；
[0038]步驟5:錨節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)輪流發(fā)送訓(xùn)練序列并應(yīng)用期望傳播方法來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中錨節(jié)點(diǎn)間的信道增益，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線鏈路狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的刻畫(huà)。
[0039]功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理的內(nèi)容，分析了功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)包括生存時(shí)間、吞吐量、網(wǎng)絡(luò)延遲的影響機(jī)制，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)博弈模型的效益函數(shù)奠定基礎(chǔ)。
[0040]基于非合作博弈模型的功率控制方法如下:
[0041]步驟1:采用仿真工具、實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)分析功率控制技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)(網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)延遲)的影響機(jī)理；
[0042]步驟2:結(jié)合實(shí)時(shí)的鏈路狀態(tài)信息，針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)構(gòu)建博弈模型Γ =(N, {p^ujp^cjpi)〉，其中N表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，{Pi}表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的策略空間，Pi屬于區(qū)間[0，Pniax]，p_節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率，Ui(Pi)表示效益函數(shù)，Ci(Pi)表示代價(jià)函數(shù)；
[0043]步驟3:每個(gè)節(jié)點(diǎn)將根據(jù)效益函數(shù)和代價(jià)函數(shù)確定使自己收益最大的策略(發(fā)射功率)。具體說(shuō)來(lái)，操作如下:
[0044](a)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)初始化節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率P ;
[0045](b)與其鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，并根據(jù)步驟2所構(gòu)建博弈模型，計(jì)算效益函數(shù)值
U(P)；
[0046](c)節(jié)點(diǎn)遍歷其發(fā)射功率集合,并計(jì)算效益函數(shù)值U(p),調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率,使效益函數(shù)值最大。
【權(quán)利要求】
1.一種基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，其特征在于， 第一步:分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)無(wú)線鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理，確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，研究基于?xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)點(diǎn)間無(wú)線信道特性實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的刻畫(huà)； 第二步:分析功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)的影響機(jī)理，設(shè)計(jì)功率控制的非合作博弈模型，提出輕量級(jí)的能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，其特征在于，輕量級(jí)的能感知鏈路狀態(tài)變化的滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求的分布式功率控制方法包括三個(gè)步驟: 1)基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法； 2)功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理； 3)基于非合作博弈模型的功率控制方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，其特征在于，步驟I基于訓(xùn)練序列的分布式信道估計(jì)方法的步驟方法如下； 步驟1:使用理論分析和部署真實(shí)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)的方法分析復(fù)雜環(huán)境下時(shí)空域因素對(duì)鏈路傳輸質(zhì)量的影響機(jī)理； 步驟2:確定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信道增益的先驗(yàn)?zāi)Ｐ?，可表示為P(d) =(^((1)，其中(1表示接收端與發(fā)送端的距離，d_n表示自由空間的路徑損耗，η為路徑損耗指數(shù)，S(d)表示陰影衰落； 步驟3:在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置N個(gè)錨節(jié)點(diǎn)，并假設(shè)h: = [hi, j I i, j e {I, 2，…，N}，i〈j]是所部署錨節(jié)點(diǎn)間信道鏈路增益的集合，其中hi，j是錨節(jié)點(diǎn)i和錨節(jié)點(diǎn)j之間的信道鏈路增益； 步驟4:通過(guò)概率圖模型中的因子圖上的消息傳遞來(lái)模擬實(shí)際無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的訓(xùn)練序列發(fā)送，即在每一個(gè)離散時(shí)刻中，每一個(gè)錨節(jié)點(diǎn)依次輪流發(fā)送預(yù)定的訓(xùn)練序列，網(wǎng)絡(luò)中其他錨節(jié)點(diǎn)則在此時(shí)接收訓(xùn)練序列； 步驟5:錨節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)輪流發(fā)送訓(xùn)練序列并應(yīng)用期望傳播方法來(lái)估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中錨節(jié)點(diǎn)間的信道增益，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線鏈路狀態(tài)信息的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的刻畫(huà)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，其特征在于，功率控制技術(shù)對(duì)主要網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響機(jī)理的內(nèi)容，分析了功率控制技術(shù)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)包括生存時(shí)間、吞吐量、網(wǎng)絡(luò)延遲的影響機(jī)制，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，為設(shè)計(jì)博弈模型的效益函數(shù)奠定基礎(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于局部信道狀態(tài)估計(jì)的功率控制方法，其特征在于，基于非合作博弈模型的功率控制方法如下: 步驟1:采用仿真工具、實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)分析功率控制技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)(網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和網(wǎng)絡(luò)延遲)的影響機(jī)理； 步驟2:結(jié)合實(shí)時(shí)的鏈路狀態(tài)信息，針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)構(gòu)建博弈模型Γ =(N, {p^ujp^cjpi)〉，其中N表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)集合，{Pi}表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的策略空間，Pi屬于區(qū)間[O，Pniax]，p_節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率，Ui(Pi)表示效益函數(shù)，Ci(Pi)表示代價(jià)函數(shù)； 步驟3:每個(gè)節(jié)點(diǎn)將根據(jù)效益函數(shù)和代價(jià)函數(shù)確定使自己收益最大的策略(發(fā)射功率)。具體說(shuō)來(lái)，操作如下: (a)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)初始化節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率P;(b)與其鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息交互，并根據(jù)步驟2所構(gòu)建博弈模型，計(jì)算效益函數(shù)值U(P)； (c)節(jié)點(diǎn)遍歷其發(fā)射功率集合，并計(jì)算效益函數(shù)值U(P)，調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率，使效益函數(shù)值最大。
【文檔編號(hào)】H04L25/02GK104301983SQ201410414493
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】趙學(xué)健, 孫知信, 劉旭, 許斌 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)