一种用于无线传感网扩展类分多址的带宽分配方法

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。

主权项

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x_i，节点将观测结果x_i进行M阶量化，将M个量化值定义为S_m，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S_m，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匀分配初始K_m个带宽，每个节点根据分配的带宽，生成的正交波形为：φ_m，k(t)，m＝1，...，M，k＝1，...，K_m，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K_m个正交波形中任意选择一个，使该节点的发射信号为：$s_i\left(t\right)=\sqrt{{ϵ}_d}{\phi }_{m_i,k_i}\left(t\right)$其中ε_d为节点发射信号所用的功率；(4)无线传感网中的融合中心接收到来自各节点的发射信号，得到接收信号y(t)，并利用以下公式对接收信号进行匹配滤波处理，得到匹配滤波后信号y_m，k：$y_{m,k}={\int }_0^{T}y\left(t\right){\phi }_{m,k}^{*}\left(t\right)\mathrm{dt}$对匹配滤波后的信号y_m，k进行二级参数估计，第一级参数估计公式为：${\hat{p}}_{m,k}={\left(\frac{{\left|y_{m,k}\right|}^2-{\sigma }_c^2}{{\mathrm{Nϵ}}_d}\right)}^{+}$其中为融合中心中接收机热噪声的方差，N为无线传感网中节点的个数，|y_m，k|表示求y_m，k的模值，(x)⁺表示取0和x中的最大值；第二级参数估计公式为：$\hat{\theta }=\frac{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{K_m}{\Sigma }}{\hat{p}}_{m,k}{S}_m}{\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{K_m}{\Sigma }}{\hat{p}}_{m,k}}$估计结果作为融合中心对物理量观测的结果报告给无线传感网的用户；(5)融合中心将估计结果和估计质量信息发送给各节点，估计质量信息的取值范围为其中为节点观测噪声的方差，N是节点个数，W为参数θ取值范围的宽度；(6)无线传感网中各节点根据接收到的估计结果和估计质量信息利用以下公式为各节点类分配K_m个带宽：$K_m=[\sqrt{N^2-N}·\frac{{ϵ}_d}{{\sigma }_c^2}·\frac{\Delta }{\sqrt{2\pi ({\sigma }_s^2+{\sigma }_e^2)}}\exp (-\frac{{(S_m-\hat{\theta })}^2}{2({\sigma }_s^2+{\sigma }_e^2)})]$其中，为无线传感网的通信信噪比，Δ为节点进行量化时量化区间的长度，[·]表示取整操作；(7)重复步骤(1)-(6)，无线传感网进行下一次测量时，节点在步骤(2)中使用上述步骤(6)的分配带宽K_m。