一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉通訊領域的一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002] 20世紀90年代以來具有感知、計算和無線網(wǎng)絡通信能力的傳感器以及由其構成 的無線傳感器網(wǎng)絡（WirelessSensorNetwork，WSN)開始在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)，引起了人們 的極大關注。
[0003] 無線傳感器網(wǎng)絡是由一組傳感器節(jié)點以自組織的方式構成的無線網(wǎng)絡，其目的 是借助于傳感器節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器協(xié)作地實時感知和采集周邊環(huán)境中眾多 的信息，并對這些信息進行處理可以使人們在任何時間、絕大多數(shù)地點和多種環(huán)境條件下 獲取大量詳實而可靠的信息。傳感器節(jié)點是無線傳感器網(wǎng)的基本構成單位，傳感器節(jié)點通 常包括發(fā)送節(jié)點、中繼節(jié)點和匯聚節(jié)點；傳感器節(jié)點將采集到的信息通過其他傳感器節(jié)點 進行逐跳傳輸，一個發(fā)送節(jié)點所采集到的信息在傳輸過程中可能被多個中繼節(jié)點處理，經(jīng) 過多跳路由后到匯聚節(jié)點，再由匯聚節(jié)點，或者說是接收節(jié)點通過外部網(wǎng)絡把信息傳送到 服務器節(jié)點進行集中處理。
[0004] 無線傳感器網(wǎng)絡可以看做是物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings)的一種應用，第三代合 作伙伴計劃（3GPP，The3rdGenerationPartnerProject)也提出了對物聯(lián)網(wǎng)的支持，其 中對應的部分稱之為機器類型通信（MTC，MachinetypeCommunication)。在基于LTE(Long TermEvolution，長期演進）的機器類型通信系統(tǒng)中，終節(jié)點設備也可以是傳感器節(jié)點。
[0005] 由于無線傳感器網(wǎng)絡工作在比較惡劣的環(huán)境中，傳感器節(jié)點能量一般由電池供 應，電源無法更換；但是無線傳感器網(wǎng)絡的生存時間需要長達數(shù)月甚至數(shù)年，傳感器節(jié)點的 能量受限成為其最大制約因素。作為具有中繼轉發(fā)功能的中繼節(jié)點，其節(jié)能顯得更為重要， 中繼節(jié)點需要對發(fā)射功率做優(yōu)化以節(jié)省能量，如果不進行優(yōu)化，中繼節(jié)點會對所有過來的 信息都以最大的功率轉發(fā)，其能量很容易被耗盡，并且較大的功率發(fā)送信息還會對整個網(wǎng) 絡進行干擾，所以中繼節(jié)點發(fā)射功率的優(yōu)化是非常重要的環(huán)節(jié)。
[0006]目前與無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點選擇及優(yōu)化相關的專利主要有：
[0007] 專利申請?zhí)枮?01410802888. 0,專利名稱為一種中繼節(jié)點選擇方法的專利申請此 發(fā)明解決了現(xiàn)有技術存在中斷概率和誤碼率的問題，提出了中繼節(jié)點選擇問題。
[0008] 申請?zhí)枮?01110284210. 4,專利名稱為中繼節(jié)點選擇方法及裝置，獲取發(fā)送節(jié)點 和/或接收節(jié)點的多種接入方式信息，根據(jù)多種接入方式信息選擇至少一個中繼節(jié)點，沒 有涉及中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā) 射功率優(yōu)化方法，其可以在保證接收節(jié)點正確解碼的前提下，保證所有中繼節(jié)點發(fā)射功率 之和最小。
[0010] 實現(xiàn)上述目的的一種技術方案是：一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方 法，包括下列步驟：
[0011] 組網(wǎng)步驟：一個發(fā)送節(jié)點、若干個中繼節(jié)點和一個接收節(jié)點組建無線傳感器網(wǎng) 絡；
[0012] 上行探測步驟：所述發(fā)送節(jié)點和每個所述中繼節(jié)點通過上行信道發(fā)送上行探測參 考信號給每個所述中繼節(jié)點，每個所述中繼節(jié)點接收來自所述發(fā)送節(jié)點的上行探測參考信 號并計算得到其與所述發(fā)送節(jié)點之間的信道增益，并在其發(fā)送上行探測信號給所述接收節(jié) 點時，將該信道增益一并發(fā)送給所述接收節(jié)點；
[0013] 發(fā)射功率優(yōu)化計算步驟：所述接收節(jié)點通過接收上行探測參考信號，計算其與每 個所述中繼節(jié)點之間的信道增益，以及其與所述發(fā)送節(jié)點之間的信道增益，并且對每個所 述中繼節(jié)點的發(fā)射功率進行優(yōu)化；
[0014] 下行控制步驟：所述接收節(jié)點發(fā)送下行控制信令給所述發(fā)送節(jié)點和每個所述中繼 節(jié)點，規(guī)定所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送信息的時隙，以及每個所述中繼節(jié)點發(fā)送信息的調(diào)度時隙，以 及優(yōu)化后的每個所述中繼節(jié)點的發(fā)射功率；
[0015] 發(fā)送節(jié)點發(fā)送步驟：當所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送信息的時隙到來，所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送信 息，每個所述中繼節(jié)點接收信息并且存儲；
[0016]中繼節(jié)點轉發(fā)步驟：每個所述中繼節(jié)在其調(diào)度時隙到來時刻，將其存儲信息放大 轉發(fā)給所述接收節(jié)點，所述接收節(jié)點接收來自該中繼節(jié)點的信息，該中繼節(jié)點的發(fā)射功率 根據(jù)下行控制信令指定的值進行調(diào)整；
[0017] 接收節(jié)點接收步驟：所述接收節(jié)點接收來自每個所述中繼節(jié)點的信息并進行合 并，再進行解碼。
[0018] 進一步的，所述發(fā)送節(jié)點和所述中繼節(jié)點都是能量受限的傳感器節(jié)點，所述接收 節(jié)點為LTE基站。
[0019] 進一步的所述組網(wǎng)步驟中，所述發(fā)送節(jié)點和所述中繼節(jié)點通過物理隨機接入信道 與所述接收節(jié)點組網(wǎng)。
[0020] 進一步的所述上行探測步驟中，所述上行探測參考信號的參數(shù)由所述接收節(jié)點通 過廣播信息配置。
[0021] 進一步的，所述下行控制步驟中，所述接收節(jié)點可以通過物理下行控制信道發(fā)送 下行控制信令給所述中繼節(jié)點和所述發(fā)送節(jié)點。
[0022] 進一步的，所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送步驟中當所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送信息的時隙到來，所述 發(fā)送節(jié)點發(fā)送信息，所述接收節(jié)點和每個所述中繼節(jié)點接收信息并且存儲。
[0023] 再進一步的，所述接收節(jié)點接收驟中，所述接收節(jié)點將來自所述發(fā)送節(jié)點和每個 所述中繼節(jié)點的信息進行合并，再進行解碼。
[0024] 進一步的，所述發(fā)射功率優(yōu)化計算步驟中，通過輸入各所述中繼節(jié)點與所述接收 節(jié)點之間的信道增益，計算并且輸出優(yōu)化后的各所述中繼節(jié)點發(fā)射功率的率值。
[0025] 進一步的，所述中繼節(jié)點可以調(diào)整放大轉發(fā)的放大系數(shù)，將存儲的信息放大轉發(fā) 給所述接收節(jié)點。
[0026] 進一步的，所述接收節(jié)點解碼時判斷信息完整性，若信息不完整解碼失敗，則向每 個所述中繼節(jié)點發(fā)出重發(fā)指令。
[0027] 進一步的，所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送步驟中，所述發(fā)送節(jié)點可在發(fā)送信息的時隙結束后 關閉。
[0028] 采用了本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法的技術方案，包 括：組網(wǎng)步驟：一個發(fā)送節(jié)點、若干個中繼節(jié)點和一個接收節(jié)點組建無線傳感器網(wǎng)絡；上行 探測步驟：使接收節(jié)點得到每個所述中繼節(jié)點與所述發(fā)送節(jié)點之間的信道增益；發(fā)射功率 優(yōu)化計算步驟：所述接收節(jié)點得到其與每個所述中繼節(jié)點之間的信道增益，以及與所述發(fā) 送節(jié)點之間的信道增益，并且對每個所述中繼節(jié)點的發(fā)射功率進行優(yōu)化；下行控制步驟： 所述接收節(jié)點規(guī)定所述發(fā)送節(jié)點發(fā)送信息的時隙，以及每個所述中繼節(jié)點發(fā)送信息的調(diào)度 時隙，以及優(yōu)化后的每個所述中繼節(jié)點的發(fā)射功率；發(fā)送節(jié)點發(fā)送步驟、中繼節(jié)點轉發(fā)步驟 和接收節(jié)點接收步驟。其技術效果是：其可以在保證接收節(jié)點正確解碼的前提下，保證所有 中繼節(jié)點發(fā)射功率之和最小。
【附圖說明】
[0029] 圖1為無線傳感器網(wǎng)絡的結構圖。
[0030]圖2為無線傳感器網(wǎng)絡的傳輸示意圖。
[0031] 圖3為一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法的時序流程圖。
[0032]圖4本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法的發(fā)射功率優(yōu)化 計算步驟的流程圖。
[0033]圖5本發(fā)明的一種無線傳感器網(wǎng)絡中繼節(jié)點發(fā)射功率優(yōu)化方法的上行探測步驟 的上行探測參考信號的示意圖。
[0034]圖6為本發(fā)明的一