专利名称：一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法，属于无线通信技 术领域。
背景技术：
无线传感网是一类在工农业生产、智能家居、环境监测等领域有着广泛应用的无 线通信网络。无线传感网通常由大量传感器节点和一个融合中心构成，负责观测环境中的 温度、湿度等物理量。传感器节点搭载有传感元件，可对诸如温度、湿度等物理量进行观测， 然后传感器节点将观测结果通过通信电路传输给融合中心。受到通信带宽，能耗等因素的 限制，传感器节点在进行通信时需要选择带宽效率，能量效率较高的通信方案传输各自的 观测，同时还需要通信方案具有较低的复杂度。融合中心则根据接收到的来自各个节点的 信号做出对所观测物理量的估计。由于无线传感网中通常具有较多的节点，因此若采用传统的正交多址访问技术， 即给各个节点分配正交的信道资源，其所需带宽会因随节点数增多而增加，带宽利用效率 也随之下降。在无线传感网中，融合中心为了得到被观测物理量的估计值，通常无需得到各个 传感器节点的原始观测信息，这使得在无线传感网中使用非正交多址访问技术成为可能。 常见的非多址访问传输方法包括模拟幅度调制传输、类分多址访问传输等。在类分多址访问传输时，需要首先依据各个节点的观测，将传感器节点划分为节 点类，然后为每个节点类分配一个正交波形，即一个单位的带宽资源。属于同一节点类的节 点传输同一正交波形，这些传输信号经过无线多址信道在融合中心处叠加，形成融合中心 的接收信号。融合中心根据接收信号估计被观测物理量。类分多址适用于加性高斯白噪声多址信道和信道衰落系数均值不等于零的衰落 无线多址信道，但在实际中，无线多址信道的信道衰落系数往往为零均值。当信道衰落系数 为零均值时，使用类分多址传输方式后，融合中心的估计性能会剧烈恶化。为解决该问题，一些方案考虑让融合中心向每个节点反馈信道信息，这样节点在 发射信号时可以补偿信道衰落，形成等价的非零均值信道。考虑融合中心向节点的反馈信息后，无线传感网对环境中物理量的观测过程由以 下几个步骤组成1.节点使用传感器元件观测物理量。
2.节点将观测结果传输给融合中心。
3.融合中心接收来自节点的信号，估计被观测物理量，汇报给用户。
4.融合中心计算反馈量，反馈给节点。
5.节点接收反馈量并根据反馈量更新发射方案，重复步骤1至5，进行下测。 虽然融合中心反馈节点的信道信息可以提高估计的性能，但反馈信道信息需要节点向融合中心发射用于信道估计的训练序列，融合中心需要分别向每个节点传输各自的信 道信息，上述两个过程都需要通过正交多址访问来实现，这样在大规模无线传感网中，仍然 无法避免带宽效率较低的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法，通过扩 展类分多址使节点，高效地利用带宽资源，同时通过广播方式向节点反馈信息，提高融合中 心对待观测参数的估计质量和通信带宽的使用效率。本发明提出的用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法，包括以下各步骤(1)无线传感网中的各节点对无线传感网工作环境中的参数θ进行观测，得到观 测结果Xi，节点将观测结果\进行M阶量化，将M个量化值定义为Sm，m= 1，…，M，量化值 相同的节点划分为一个节点类，设第i个节点的量化值为Sm，则第i个节点属于m节点类；(2)在初始状态下，每个节点为每个节点类均勻分配初始Km个带宽，每个节点根据 分配的带宽，生成的正交波形为jm,k(t)，m= 1，…，M，k=l，…，Km，其中0彡t彡T，T 为正交波形的时间宽度；(3)每个节点从生成的正交波形中选择一个正交波形，向无线传感网中的融合中 心传输观测结果，选择方法为设第i个节点属于m节点类，则该节点从为m节点类分配的 上述Km个正交波形中任意选择一个，使该节点的发射信号为
权利要求
1. 一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法，其特征在于该方法包括以下各 步骤(1)无线传感网中的各节点对无线传感网工作环境中的参数θ进行观测，得到观测结 果Xi,节点将观测结果\进行M阶量化，将M个量化值定义为Sm，m= 1，…，M，量化值相同 的节点划分为一个节点类，设第i个节点的量化值为Sm，则第i个节点属于m节点类；(2)在初始状态下，每个节点为每个节点类均勻分配初始Km个带宽，每个节点根据分配 的带宽，生成的正交波形为jm,k(t)，m= 1，…，M，k=l，…，Km，其中0≤t≤T，T为正 交波形的时间宽度；(3)每个节点从生成的正交波形中选择一个正交波形，向无线传感网中的融合中心传 输观测结果，选择方法为设第i个节点属于m节点类，则该节点从为m节点类分配的上述 Km个正交波形中任意选择一个，使该节点的发射信号为
全文摘要
本发明涉及一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法，属于无线通信技术领域。首先节点对参数进行观测，将观测结果进行量化，每个节点根据分配的带宽，生成的正交波形，从中选择一个正交波形，向无线传感网中的融合中心传输观测结果；融合中心接收到各节点的发射信号，对接收信号进行匹配滤波处理和参数估计，并将估计信息发送给各节点；各节点根据接收到的估计信息重新为各节点类分配带宽，无线传感网进行下一次测量时，节点重新分配带宽。本发明方法可以更高效地利用带宽资源，同时提高了融合中心对待观测参数的估计质量和通信带宽的使用效率。
文档编号H04W72/04GK102006668SQ20101059180
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者杨晨阳, 王新 申请人:北京航空航天大学