基于放大转发协作传输的无线传感器网络信道估计方法

摘要

本发明公开了一种基于放大转发协作传输的无线传感器网络信道估计方法，包括先由发射端确定作为训练序列的Chu序列长度值，再估计出各中继端和接收端的噪声功率，并确定各节点间信道时域响应的基本特性，进而确定发射端和各中继节点的功率分配系数，接着由发射端根据确定的长度值及功率分配系数选择相应的Chu序列并对其添加循环前缀后，在第一时隙予以发射，而各中继端接收到发射端发送信号后根据功率分配系数及酉矩阵对接收信号进行线性处理后，再添加循环前缀并在第二时隙予以发射，而接收端在第二时隙接收信号，并将接收的信号去除循环前缀后进行线性最小均方误差估计，如此可实现多节点协作通信中的高精度、低复杂度的信道估计。

主权项

1.一种基于放大转发协作传输的无线传感器网络信道估计方法，其特征在于包括以下步骤：1)在一宽带无线传感器网络中，作为信源节点的发射端确定作为训练序列的Chu序列长度值，估计出所述宽带无线传感器网络中作为中继节点的各中继端和作为信宿节点的接收端的噪声功率，选择发射端的发射功率，并确定各节点间信道时域响应的基本特性，包括最大非零抽头个数、各节点间信道功率延迟分布和各节点间无线信道大尺度衰落系数；2)根据确定的长度值、最大非零抽头个数及估计的噪声功率确定所述各中继端的功率分配系数，以使确定的各功率分配系数对应的能量的总和为发射端的发射能量，同时在确定的功率分配系数条件下的信道的均方估计误差最小；信道估计的均方误差最小即为使最小，其中，J_e为信道估计均方误差，R_SRi和R_RiD为各节点间信道时域响应的最大非零抽头个数，和为各节点间信道功率延迟分布，[·]_j代表一个向量的第j个元素，K为长度值，N为中继节点个数，T为等效中继链路信道时域响应的最大非零抽头个数总数G_SRi和G_RiD为各节点间无线信道大尺度衰落系数，p₀为发射端的功率分配系数，p_i为第i个中继端的功率分配系数，为噪声方差，α_i为第i个中继端的功率放大系数3)所述发射端根据确定的长度值及功率分配系数选择相应的Chu序列作为时域训练序列，并添加循环前缀于所述时域训练序列以形成信源信号，再将所述信源信号在第一时隙发射；所选择的Chu序列为：其中，k为时域训练序列的序号，l为与k互质的整数；4)各中继端根据所确定的长度值及最大非零抽头个数确定各自所采用的酉矩阵，并根据所估计的噪声功率，各中继端与发射端间无线信道大尺度衰落系数及所述发射端和各中继端的功率分配系数确定各自的功率放大系数；第i个中继端采用的酉矩阵M_i为以m_i为第一列元素的K×K维循环矩阵，其中m_i为以第个元素为1，其他元素为0的K×1维向量，各中继端确定的功率放大系数为5)各中继端在所述第一时隙接收到所述发射端发射的信源信号后，将其循环前缀去除，并根据各自所采用的酉矩阵及所确定的功率放大系数，对接收到的信源信号进行线性变换，再对线性变换后的信号添加新的循环前缀以形成各中继信号，各中继端分别将各自形成的中继信号在第二时隙予以发射；6)在所述宽带无线传感器网络中，作为信宿节点的接收端在第二时隙接收信号，并将接收到的中继信号去除循环前缀后得到接收信号；7)所述接收端将所述接收信号进行线性最小均方误差信道估计以获得相应的各信道参数。