一种基于OOK调制的无线传感器网络中高发送能量效率源编码方法

摘要

一种基于OOK调制的无线传感器网络中高发送能量效率源编码方法，利用变长码字集合选取方法来构造出达到预定的码率且具有很低码字平均重量的码字集合，并利用基于码表查询的编解码法来进行编码和解码；码字集合选取方法是通过构造一颗完全二叉树，二叉树的每个叶子节点代表着一个码字，然后不断地进行叶子节点的裁剪与扩展操作来不断降低码字平均重量，直到平均码长达到门限值时结束叶子节点操作。基于码表查询的编解码法是将信息集合中的信息与码字集合中的码字一一匹配并以表格形式存储于每个传感器节点中，在发送节点上通过查询码表来将信息映射成码字，在接收节点上通过查询码表来将码字解码出信息。本发明码率较高、降低节点的能量消耗。

主权项

一种基于OOK调制的无线传感器网络中高发送能量效率源编码方法，其特征在于：利用变长码字集合选取方法来构造出达到预定的码率且具有低码字平均重量的码字集合，并利用基于码表查询的编解码法来进行编码和解码，其中，所述的变长码字集合选取方法包括以下步骤：(1.1)对于长度为m比特的信息串编码问题，构造一棵深度为m的满二叉树，将其每个节点的左分支标为0，右分支标为1；二叉树从根节点到每个叶子节点的路径序列代表着一个码字，以便使该编码具有前缀性；(1.2)对每个节点n_i，计算其重量度量w_i和层数度量L_i，其中重量度量w_i为从根节点到节点n_i的路径序列中1的个数，而层数度量L_i为从根节点到节点n_i的路径序列的长度，计算出所有叶子节点层数度量的总和L_T；(1.3)对二叉树中的叶子节点反复进行裁剪和扩展操作并更新L_T，直到L_T达到临界值为止；所述步骤(1.3)中，所述裁剪与扩展操作包括下列操作内容：(1.3.1)确定待裁剪的叶子节点的候选集合N_d：首先初始化N_d＝φ，然后在具有相同层数的所有叶子节点中，挑选具有最大重量的叶子节点加入到N_d中；(1.3.2)确定待扩展的叶子节点的候选集合Ne：首先初始化Ne＝φ，然后在具有相同层数的所有叶子节点中，挑选具有最小重量的叶子节点加入到Ne中；(1.3.3)对每一对叶子节点(n_i，n_j),其中n_i∈N_d和n_j∈Ne,计算其收益度量值G_i,j，如果所有以上的叶子节点对的收益度量值都是零，则结束操作；否则，挑选出具有最大收益度量的叶子节点对(n_i，n_j)，如果多对具有相同的最大收益度量值，则任意选择其中一对，然后根据以下式子来计算如果进行裁剪和扩展将导致的叶子节点的层数总和：如果L′_T>m·2^m/R_th则结束算法；所述步骤(1.3.3)中收益度量值G_i,j的计算公式为：(1.3.4)裁剪掉叶子节点n_i，如果n_i的兄弟节点无子节点则一起裁剪掉；然后将叶子节点n_j扩展出两个新的子叶子节点n_k和n_l；分别计算出这两个新叶子节点的重量度量和层数度量；将二叉树更新后所有叶子节点的层数的总和L_T更新为L_T＝L′_T；所述基于码表查询的编解码法包括以下步骤：(2.1)码表构造：是先将2^m个不同的m比特长信息串与所选取的2^m个码字进行一一对应，存储为一张码表；(2.2)码表存储：将码表保存在发送节点和接收节点中；(2.3)编解码操作：发送节点通过码表查寻来找出信息串对应的 码字，接收节点通过码表查寻来找出码字对应的信息串。