專利名稱：一種無線傳感器網絡及其通信和建立方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信領域，尤其涉及一種無線傳感器網絡及其通信和建立方法。
背景技術：
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是一種特殊的無線通信系統(tǒng)，它由成千上萬個傳感器節(jié)點構成。每個節(jié)點包括微處理器、內存、傳感器、電池和微型無線電收發(fā)機。無線傳感器網絡被部署在應用現場后能夠實時采集指定監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，然后將處理結果傳送到基站，由基站做進一步處理。特殊的應用場合決定了網絡穩(wěn)定性和壽命，以及通信的可靠性是WSN最重要的特性。
現有的WSN的實現一般采用基于分組的同構二層結構。所謂同構，指的是WSN中所有節(jié)點性能相同。所謂二層結構，指的是將WSN中的所有節(jié)點分為組長節(jié)點和組員節(jié)點，一個組的組長節(jié)點和組員節(jié)點之間構成組內層，各個組的組長節(jié)點和基站之間構成組間層。同構二層結構相對于單層結構具有很多優(yōu)點，但是其缺點也是很明顯的，即組長節(jié)點需要負責計算組內路由、中繼組內和組間消息以及與遠方的基站直接通信，其計算能耗和通信能耗都要比組員節(jié)點大很多，因此需要頻繁更換，影響WSN的穩(wěn)定性和壽命。
另一方面，多天線節(jié)點采用多入多出(Multi-Input-Multi-Output，MIMO)技術，利用多根天線進行無線傳輸，并且采用空時編碼，因此具有較強的干擾抑制特性，可以提高無線通信的可靠性。但是MIMO技術應用于同構二層結構受到很多因素的限制。首先，多天線節(jié)點與普通單天線節(jié)點相比價格昂貴，如果同構二層結構中的所有節(jié)點都采用多天線節(jié)點，會導致WSN的成本大大提高。其次，多天線節(jié)點適合遠距離通信，但在近距離通信中，為了達到相同的通信可靠性，多天線節(jié)點比單天線節(jié)點的能耗更大，而在二層結構中，組內層的通信距離最大為組半徑，屬于近距離通信，因而不僅無法充分發(fā)揮多天線節(jié)點適于遠距離通信的特點，而且還提高了網絡的整體能耗。
由以上描述可以看出，現有的同構二層結構一方面由于網絡能耗大，影響了WSN的穩(wěn)定性和壽命；另一方面限制了將能夠提高通信可靠性的MIMO技術在WSN中的應用。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種新的WSN結構及其通信和建立方法，在WSN成本增加不大的情況下，將MIMO技術應用于WSN中，提高WSN中通信的可靠性，同時降低網絡的整體能耗。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種無線傳感器網絡，該網絡是異構二層網絡，分為組間層和組內層，該網絡包括多天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組長節(jié)點，與組員節(jié)點通信以建立組，并且在組間層中與除自身外其他作為組長的多天線傳感器節(jié)點和基站通信；單天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組員節(jié)點，負責將通過自身傳感器采集到的信息發(fā)送給組長節(jié)點。
其中，所述多天線傳感器節(jié)點進一步用于在組間層中，中繼除自身外其他作為組長的多天線傳感器節(jié)點與基站之間的通信。
其中，所述單天線傳感器節(jié)點進一步用于在組內層中，中繼組內除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點與作為組長的多天線傳感器節(jié)點之間的通信。
其中，發(fā)射端為多天線節(jié)點，接收端為單天線節(jié)點時，所述多天線傳感器節(jié)點與單天線傳感器節(jié)點之間的通信為單入單出SISO方式；
接收端為多天線節(jié)點，發(fā)射端為單天線節(jié)點時，所述多天線傳感器節(jié)點與單天線傳感器節(jié)點之間的通信為單入多出SIMO方式或SISO方式；所述多天線傳感器節(jié)點之間，或多天線傳感器節(jié)點與基站之間的通信為多入多出MIMO方式。
為了達到上述目的，本發(fā)明還提供了一種無線傳感器網絡的建立方法，該網路包括多天線傳感器節(jié)點和多天線傳感器節(jié)點，該方法包括A、多天線傳感器節(jié)點競爭組長節(jié)點；B、成為組長節(jié)點的多天線傳感器節(jié)點廣播組建立消息，收到組建立消息的單天線傳感器節(jié)點加入組長節(jié)點所建立的組。
其中，預先設定競爭等待時長，步驟A所述多天線傳感器節(jié)點競爭組長節(jié)點包括A1、多天線傳感器節(jié)點判斷是否需要進入激活狀態(tài)，如果需要，則執(zhí)行步驟A2，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟A1；A2、多天線傳感器節(jié)點廣播組長宣告消息；A3、多天線傳感器節(jié)點判斷從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭，如果需要，則退出組長競爭后結束當前流程，否則執(zhí)行步驟B。
其中，預先設置激活門限，步驟A1所述多天線傳感器節(jié)點判斷是否需要進入激活狀態(tài)包括A11、多天線傳感器節(jié)點判斷通過自身傳感器采集到的信息量是否超過激活門限，如果超過，則認為需要進入激活狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟A12；A12、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到基站的激活指令，如果收到，則認為需要進入激活狀態(tài)，否則認為不需要進入激活狀態(tài)。
其中，所述組長宣告消息內至少攜帶本多天線傳感器節(jié)點的標識號以及通過自身傳感器采集到的信息量，步驟A3所述判斷從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭包括A311、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他多天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的組長宣告消息，如果收到，則執(zhí)行步驟A312，否則執(zhí)行步驟A315；A312、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否不大于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A313，否則認為需要退出組長競爭；A313、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否等于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A314，否則執(zhí)行步驟A315；A314、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的標識號是否大于自身的標識號，如果是則認為需要退出競爭，否則執(zhí)行步驟A315；A315、多天線傳感器節(jié)點判斷是否從廣播組長宣告消息起，經過了競爭等待時長，如果是則認為不需要在競爭等待時長內退出組長競爭，否則執(zhí)行步驟A311。
其中，所述組長宣告消息內至少攜帶本多天線傳感器節(jié)點的標識號以及通過自身傳感器采集到的信息量，步驟A3所述從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭包括A321、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他多天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的組長宣告消息，如果收到，則執(zhí)行步驟A322，否則執(zhí)行步驟A325；A322、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否不大于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A323，否則認為需要退出組長競爭；A323、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否等于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A324，否則執(zhí)行步驟A325；A324、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的標識號是否小于自身的標識號，如果是則認為需要退出競爭，否則執(zhí)行步驟A325；
A325、多天線傳感器節(jié)點判斷是否從廣播組長宣告消息起，經過了競爭等待時長，如果是則認為不需要在競爭等待時長內退出組長競爭，否則執(zhí)行步驟A321。
其中，步驟B所述收到組建立消息的單天線傳感器節(jié)點加入組長所建立的組包括B11、單天線傳感器節(jié)點選定自己的組長節(jié)點，并廣播加入組消息；B12、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到響應消息，如果收到，則以發(fā)送響應消息的節(jié)點為父節(jié)點，完成加入組過程，然后執(zhí)行步驟B14，否則執(zhí)行步驟B13；B13、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼消息，如果收到則選定自己的中繼節(jié)點，向該中繼節(jié)點發(fā)送中繼請求消息，然后返回執(zhí)行步驟B12，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B13；B14、單天線傳感器節(jié)點判斷是否需要為除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，如果需要則為所述除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，否則結束當前流程。
其中，步驟B11所述單天線傳感器節(jié)點選定自己的組長節(jié)點為單天線傳感器節(jié)點選擇最先收到的組建立消息所對應的多天線傳感器節(jié)點作為自己的組長節(jié)點；或單天線傳感器節(jié)點選擇從收到第一條組建立消息起，到達組長選擇等待時長前所收到的組建立消息中，信號強度最大的組建立消息所對應的多天線傳感器節(jié)點作為自己的組長節(jié)點。
其中，步驟B12所述單天線傳感器節(jié)點選定自己的中繼節(jié)點為單天線傳感器節(jié)點選擇最先收到的中繼消息所對應的單天線傳感器節(jié)點作為自己的中繼節(jié)點；或單天線傳感器節(jié)點選擇所收到的中繼消息中，信號強度最大的中繼消息所對應的單天線傳感器節(jié)點作為自己的中繼節(jié)點。
其中，步驟B14所述單天線傳感器節(jié)點判斷是否需要為除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，如果需要則為所述除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼為B141、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的加入組消息，如果收到則執(zhí)行步驟B142，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B141；B142、單天線傳感器節(jié)點判斷所收到的加入組消息是否來自于自己的被中繼節(jié)點，如果是則執(zhí)行步驟B145，否則執(zhí)行步驟B143；B143、單天線傳感器節(jié)點向發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點發(fā)送中繼消息；B144、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息，如果收到，則執(zhí)行步驟B145，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B144；B145、單天線傳感器節(jié)點將發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點作為自己的被中繼節(jié)點，然后將步驟B141所述加入組消息轉發(fā)給自己的中繼節(jié)點；B146、單天線傳感器節(jié)點將自己的中繼節(jié)點所發(fā)送的響應消息返回給發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點。
其中，預先設定中繼請求等待時長，步驟B144在判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息之前進一步包括判斷從步驟B143發(fā)送中繼消息起，是否經過了中繼請求等待時長，如果經過，則判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息，否則結束當前流程。
為了達到以上目的，本發(fā)明還提供了一種多天線節(jié)點接收信號的方法，該方法包括a、用多天線進行信號接收；b、判斷所接收到的信號是否為多入多出MIMO信號，如果是則執(zhí)行步驟c，否則執(zhí)行步驟d；c、采用MIMO解調技術對所收到的信號進行解調，結束本次流程；d、采用單入多出SIMO技術對所收到的信號進行解調。
其中，采用時分復用技術，設置MIMO信號和SIMO信號所對應的時隙，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷當前時隙是否為MIMO信號所對應的時隙，如果是則認為所接收到的信號為MIMO信號，否則認為所接收到的信號不是MIMO信號。
其中，預先設置發(fā)射MIMO信號前所需要發(fā)射的模擬波形，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷是否接收到所述模擬波形，如果收到則認為所收到的信號為MIMO信號，否則認為所接收到的信號不是MIMO信號。
其中，預先設置用于通知多天線節(jié)點以MIMO方式進行信號接收的通知消息，多天線節(jié)點默認收到的信號是SIMO信號，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷在收到當前信號前是否收到由SIMO方式發(fā)送的所述通知消息，如果收到則認為當前收到的信號為MIMO信號，否則認為當前接收到的信號不是MIMO信號。
在本發(fā)明所提供的技術方案中，采用異構二層結構建立WSN，由多天線節(jié)點充當組長節(jié)點，由單天線節(jié)點充當組員節(jié)點，并且多天線節(jié)點相比單天線而言具有更多的能量儲備。在距離比較遠的組間層通信中采用MIMO技術，而在距離比較近的組內層通信中仍然采用單天線通信。在通信的可靠性方面，MIMO技術的采用提高了組間層通信的可靠性，尤其是與基站通信的可靠性。在能耗方面，由于在遠距離通信中，為了達到同樣的通信可靠性，多天線節(jié)點的能耗低于單天線節(jié)點，因此網絡的整體能耗得到了降低。在網絡成本方面，由于作為組員節(jié)點的單天線節(jié)點的數目遠遠多于作為組長節(jié)點的多天線節(jié)點的數目，因此不會使WSN的成本有很大的提高。因此，本發(fā)明的技術方案既降低了WSN的功耗，提高了網絡的穩(wěn)定性和壽命，也提高了通信的可靠性。此外，在本發(fā)明所提供的技術方案中，組的建立更加迅速。


圖1是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡的結構圖；圖2是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡建立方法中確定組長的流程圖；圖3是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡建立方法中加入組的流程圖；圖4是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡通信方法中多天線節(jié)點接收信號的流程圖；圖5是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡通信方法中多天線節(jié)點發(fā)射信號的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的核心思想是采用異構二層結構實現WSN，用多天線節(jié)點充當組長節(jié)點，用單天線節(jié)點充當組員節(jié)點。
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
請參考圖1，圖1是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡的結構圖。
在本發(fā)明中，整個無線傳感器網絡分為若干組，每一組至少包括一個作為組長的多天線節(jié)點，通常情況下還包括若干個作為組員的單天線節(jié)點。組長節(jié)點負責組的建立，還負責與其他組的組長節(jié)點以及基站通信。組員節(jié)點用于將采集到的信息發(fā)送給組長節(jié)點，以及為其他組員節(jié)點充當與組長節(jié)點通信的中繼。組長節(jié)點的能量儲備比組員節(jié)點更多，例如具有更大容量的電池。
在圖1中，第一組中的組長是多天線節(jié)點1，第二組中的組長是多天線節(jié)點2。當然，一個組內可以包括多個多天線節(jié)點，但是只有一個作為組長，具體由哪個多天線節(jié)點作為組長在圖2中進行詳細的說明。
在一個組內部，單天線節(jié)點與組長節(jié)點之間可以直接通信，也可以通過作為組內中繼的其他單天線節(jié)點通信。由于單天線節(jié)點的遠距離通信能力比多天線節(jié)點弱，因此單天線節(jié)點的最大通信距離一般小于由多天線節(jié)點最大通信距離決定的組半徑，這樣有的單天線節(jié)點與組長節(jié)點之間的距離就有可能大于單天線節(jié)點的最大通信距離，這些單天線與組長節(jié)點的通信就需要其他與組長節(jié)點距離較近的單天線節(jié)點作為中繼。例如在圖1中，第一組中的單天線節(jié)點11直接與組長節(jié)點通信，而單天線節(jié)點12以單天線節(jié)點11作為中繼與組長節(jié)點通信。單天線節(jié)點具體決定如何與組長節(jié)點通信在圖3中進行詳細的說明。
作為組長的多天線節(jié)點可以直接與基站通信，也可以通過作為組間中繼的其他多天線節(jié)點與基站通信。如果組長節(jié)點與基站的距離超過多天線節(jié)點的最大通信距離，那么就需要依靠其他與基站距離較近的組長節(jié)點作為中繼。組長節(jié)點具體決定如何與基站通信與單天線節(jié)點決定如何與組長節(jié)點通信的過程類似。
單天線節(jié)點之間的通信采用單入單出(Single-Input-Single-Output，SISO)方式，即發(fā)送和接收都采用單天線進行；多天線節(jié)點之間的通信采用MIMO方式；單天線向多天線節(jié)點發(fā)送數據通常采用單入多出(Single-Input-Multi-Output，SIMO)，即多天線節(jié)點采用多根天線接收單天線節(jié)點所發(fā)送的數據，也可以采用SISO方式；多天線節(jié)點向單天線節(jié)點發(fā)送數據采用SISO方式，即利用自身多根天線中的一根天線向單天線節(jié)點發(fā)送數據。這樣，對于多天線節(jié)點來說，在發(fā)送數據之前，需要判斷是向單天線節(jié)點還是多天線節(jié)點發(fā)送數據，然后決定采用何種調制方式和發(fā)射技術；在接收到數據之后，需要判斷該數據是由單天線節(jié)點還是多天線節(jié)點發(fā)出，然后決定采用何種方式解調數據。具體如何進行判斷在圖5和圖6中進行詳細的說明。
請參考圖2(a)和圖2(b)，圖2是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡建立方法中確定組長的流程圖。
在本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡中，有多天線節(jié)點和單天線節(jié)點。其中，只有多天線節(jié)點可以作為組長節(jié)點。在網絡的初始階段，所有的節(jié)點，包括單天線節(jié)點和多天線節(jié)點都處于空閑狀態(tài)。然后各多天線節(jié)點按照以下步驟決定成為組長的多天線節(jié)點。
步驟201清零計時器，開始計時，并進入空閑狀態(tài)。
多天線節(jié)點有三種狀態(tài)，分別是休眠狀態(tài)、空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)。在進入激活狀態(tài)之前，多天線節(jié)點按照預先設定的時間在空閑狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間輪換。處于休眠狀態(tài)的多天線節(jié)點，會利用自身的傳感器進行指定信息的采集，但是不會通過天線接收和發(fā)送任何數據；處于空閑狀態(tài)的多天線節(jié)點，會利用自身的傳感器進行指定信息的采集，也會通過天線接收數據，但是不會通過天線發(fā)送數據；處于激活狀態(tài)的多天線節(jié)點，處理利用自身的傳感器進行指定信息的采集以外，還會通過天線發(fā)送和接收數據。
步驟202采集指定信息。
根據傳感器網絡的應用環(huán)境，所述指定信息可能有不同的種類。由于多天線節(jié)點本身也是包含傳感器，因此具有采集信息的能力。
步驟203判斷采集到的信息量是否大于門限值，如果大于門限值，則執(zhí)行步驟210，否則執(zhí)行步驟204。
所述門限值是在多天線節(jié)點進入應用現場前設定的。所述信息量大于門限值，即可以是一段時間內的平均信息量大于門限值，也可以是單次采集到的信息量大于門限值，該門限值可以稱為激活門限。
步驟204多天線節(jié)點判斷是否收到基站的激活指令，如果收到，則執(zhí)行步驟210，否則執(zhí)行步驟205。
多天線節(jié)點處于空閑狀態(tài)時可以通過天線接收信號。因此，如果基站需要激活多天線節(jié)點，可以向多天線節(jié)點發(fā)送激活指令，如果此時多天線節(jié)點處于空閑狀態(tài)，則可以收到激活指令，然后執(zhí)行步驟210。
步驟205多天線節(jié)點判斷是否計時器是否到達時間Ti，如果到達，則執(zhí)行步驟206，否則返回執(zhí)行步驟202。
根據對步驟201的描述，在進入激活狀態(tài)之前，多天線節(jié)點按照預先設定的時間在空閑狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間輪換。所述時間Ti表示在多天線節(jié)點進入應用現場之前所設定的，在所述輪換過程中，從多天線節(jié)點進入空閑狀態(tài)開始，到多天線節(jié)點進入休眠狀態(tài)截止所經過的時間。
步驟206清零計時器，開始計時，并進入休眠狀態(tài)。
步驟207多天線節(jié)點判斷是否計時器是否到達時間Ts，如果到達，則返回執(zhí)行步驟201，否則返回執(zhí)行步驟208。
所述時間Ts表示在多天線節(jié)點進入應用現場之前所設定的，在輪換過程中，從多天線節(jié)點進入休眠狀態(tài)開始，到多天線節(jié)點進入空閑狀態(tài)截止所經過的時間。
步驟208采集指定信息。
步驟209判斷采集到的信息量是否大于門限值，如果大于門限值，則執(zhí)行步驟210，否則返回執(zhí)行步驟207。
步驟210廣播組長宣告消息，在消息中攜帶自身所采集到的信號量以及自身的標識號，并且清零計時器，開始計時。
根據前面的描述，多天線節(jié)點在自身采集的信息量大于預先設定的門限值，或者收到基站的激活指令以后，從空閑狀態(tài)或休眠狀態(tài)進入激活狀態(tài)，準備開始在傳感器網絡中進行組的劃分。
在實際應用中，往往同時會有多個多天線節(jié)點被激活，或者在一段時間內有多個多天線節(jié)點被激活。因此，首先需要鄰近的多個多天線節(jié)點中，哪一個作為組長節(jié)點，即進行組長競選。多天線節(jié)點通過廣播組長宣告消息來參與組長競選。
所述標識號對于多天線節(jié)點來說是唯一的。
由于組長宣告消息是發(fā)送給其他多天線節(jié)點的，因此該消息采用MIMO方式發(fā)送。
步驟211多天線節(jié)點判斷是否收到與自身距離小于閾值的其他多天線節(jié)點廣播的組長宣告消息，如果收到，則執(zhí)行步驟212，否則執(zhí)行步驟215。
所述閾值在多天線節(jié)點進入應用現場前，根據多天線節(jié)點間通過MIMO方式進行通信時所能達到的最大通信距離確定。由于在組內部，作為組長的多天線節(jié)點理論上應該位于組的中心，因此所述閾值的理論最大值是多天線節(jié)點間通過MIMO方式進行通信時所能達到的最大通信距離一半，在實際應用中應該更小。
在組建立起來以后，所述閾值實際上就是組半徑。
步驟212多天線節(jié)點根據所收到的組長宣告消息中攜帶的信息量參數，判斷所收到的組長宣告消息中攜帶的信息量是否小于自身所采集到的信息量，如果小于，則執(zhí)行步驟215，否則執(zhí)行步驟213。
步驟213多天線節(jié)點根據所收到的組長宣告消息中攜帶的信息量參數，判斷所收到的組長宣告消息中攜帶的信息量是否大于自身所采集到的信息量，如果大于，則執(zhí)行步驟217，否則執(zhí)行步驟214。
步驟214多天線節(jié)點根據所收到的組長宣告消息中攜帶的多天線節(jié)點標識號，判斷廣播該組長宣告消息的多天線節(jié)點的標識號是否小于自身的標識號，如果小于則執(zhí)行步驟215，否則執(zhí)行步驟217。
作為一種替代方案，多天線節(jié)點也可以在所收到的組長宣告消息中攜帶的節(jié)點標識號大于自身的標識號時執(zhí)行步驟215。
步驟215多天線節(jié)點判斷是否經過時間Tc，如果是則執(zhí)行步驟216，否則返回執(zhí)行步驟211。
所述Tc時間表示在多天線節(jié)點進入應用現場之前所設定的，從多天線節(jié)點廣播組長宣告消息開始，到廣播組建立消息截止所需要等待的時間，該時間可以稱為競爭等待時長。
步驟216多天線節(jié)點當選組長，廣播組建立消息后結束組長競選過程。
所述組建立消息中至少包括組長節(jié)點自身的標識號。
由于組建立消息是發(fā)送給單天線節(jié)點的，因此該消息通過SISO方式廣播。
步驟217多天線節(jié)點退出組長競選，進入空閑狀態(tài)，并且在空閑狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間輪換。
經過以上步驟，在以步驟211中所述閾值為半徑的范圍內，只有一個多天線節(jié)點能夠當選組長。當選組長的多天線節(jié)點是該范圍內采集到的信號量最大的多天線節(jié)點，或者是該范圍內采集到的信號量最大的多天線節(jié)點之一。
請參考圖3，圖3是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡建立方法中加入組的流程圖.
步驟301單天線節(jié)點從空閑狀態(tài)開始執(zhí)行后續(xù)步驟。
單天線節(jié)點有三種狀態(tài)，分別是休眠狀態(tài)、空閑狀態(tài)和激活狀態(tài)。在進入激活狀態(tài)之前，單天線節(jié)點按照預先設定的時間在空閑狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間輪換。處于休眠狀態(tài)的單天線節(jié)點，會利用自身的傳感器進行指定信息的采集，但是不會通過天線接收和發(fā)送任何數據；處于空閑狀態(tài)的單天線節(jié)點，會利用自身的傳感器進行指定信息的采集，也會通過天線接收數據，但是不會通過天線發(fā)射數據。由于收到組長節(jié)點所發(fā)送的組建立消息是單天線節(jié)點進入激活狀態(tài)的必要條件之一，因此只有處于空閑狀態(tài)的單天線節(jié)點才能夠執(zhí)行后續(xù)步驟。
步驟302單天線節(jié)點判斷是否收到組長節(jié)點發(fā)送的組建立消息，如果收到，則執(zhí)行步驟303，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟302。
步驟303清零計時器，開始計時。
步驟304單天線節(jié)點判斷是否到達預定時間，如果到達，則執(zhí)行步驟305，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟304。
所述預定時間是在單天線節(jié)點進入應用現場之前設置的。單天線節(jié)點在這個預定時間中，判斷是否接收到除步驟302中接收到的組建立消息外，其他的組建立消息。為了減少通信能耗，單天線節(jié)點應該加入距離自己最近的組長節(jié)點所建立的組。但是由于激活的先后不同以及組長競爭過程持續(xù)的時間不同，各個組長當選后廣播組建立消息的時刻也不同。因此，單天線節(jié)點在收到第一個組建立消息以后，并不是加入廣播第一個組建立消息的組長節(jié)點所建立的組中，而是等待一個預定時間，以判斷是否有距離自己更近的組長節(jié)點廣播組建立消息。所述預定時間可以稱為組長選擇等待時長。
步驟305單天線節(jié)點選擇接收到的組建立消息中，強度最大的組建立消息所對應的組長節(jié)點作為自己的組長節(jié)點。
信號強度是反映距離遠近的標志。
作為一種替代方案，單天線節(jié)點也可以以最先廣播組建立消息的多天線組長節(jié)點作為自己的組長節(jié)點。這樣就可以省略步驟303到步驟305。
步驟306單天線節(jié)點判斷自身是否進入激活狀態(tài)，如果是則執(zhí)行步驟308，否則執(zhí)行步驟307。
步驟307單天線節(jié)點保存步驟305所述強度最大的組建立消息中的組長標識號，繼續(xù)在空閑狀態(tài)和休眠狀態(tài)之間輪換，然后結束本次流程。
步驟308單天線節(jié)點廣播加入組消息。
步驟309單天線節(jié)點判斷是否收到響應消息，如果收到則執(zhí)行步驟312，否則執(zhí)行步驟310。
如前所述，單天線節(jié)點的通信距離小于多天線節(jié)點，這里所說的通信距離實際上是發(fā)射信號所覆蓋的范圍。因此，雖然在圖3前面的步驟中，單天線節(jié)點可以收到組長節(jié)點所廣播的組建立消息，但是單天線節(jié)點所廣播的加入組消息卻未必能被組長節(jié)點收到。而組長節(jié)點只有收到加入組消息后，才會向發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點返回響應消息。這樣，廣播了加入組消息的單天線節(jié)點也就有可能收不到組長所發(fā)送的響應消息。
從后面的描述可以看出，單天線節(jié)點可能收到已經完成加入組過程的單天線節(jié)點所轉發(fā)的響應消息，如果收到所述已經完成加入組過程的單天線節(jié)點所轉發(fā)的響應消息，則單天線節(jié)點以所述已經完成加入組過程的單天線節(jié)點為中繼，完成加入組的過程。
步驟310單天線節(jié)點判斷是否收到已經完成加入組過程的單天線節(jié)點發(fā)送的中繼消息，如果是則執(zhí)行步驟311，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟310。
已經完成加入組過程的單天線節(jié)點，在收到除自身外其他單天線節(jié)點廣播的加入組消息后，會向廣播加入組消息的單天線節(jié)點發(fā)送中繼消息。詳細的步驟見步驟313到步驟315。
步驟311向信號強度最強的中繼消息所對應的單天線節(jié)點發(fā)送中繼請求消息，然后執(zhí)行步驟309。
由于未完成加入組過程的單天線節(jié)點可能同時或在一定時間內收到多個已完成加入組過程的單天線節(jié)點發(fā)送的中繼消息，為了減少通信能耗，單天線節(jié)點應該選擇離自己最近的已經完成加入組過程的單天線節(jié)點作為自己的中繼節(jié)點，而中繼消息的信號強度是反映距離遠近的指標。在這種方案中，選擇中繼節(jié)點的具體步驟，與根據組建立消息的強度選擇組長節(jié)點的具體步驟類似。
作為一種替代方案，單天線節(jié)點也可以選擇收到的第一條中繼消息所對應的已經完成加入組過程的單天線節(jié)點作為中繼。
當第一節(jié)點以第二節(jié)點作為中繼節(jié)點時，可以將第二節(jié)點看作第一節(jié)點的父節(jié)點或者中繼節(jié)點，而將第一節(jié)點看作第二節(jié)點的子節(jié)點或者被中繼節(jié)點。特殊的，所有與組長節(jié)點直接通信的組員節(jié)點也都可以看作是組長節(jié)點的子節(jié)點或被中繼節(jié)點，而組長節(jié)點是與自身直接通信的組員節(jié)點的父節(jié)點或者中繼節(jié)點。
步驟312單天線節(jié)點以發(fā)送響應消息的節(jié)點作為父節(jié)點，完成加入組的過程。
步驟313單天線節(jié)點判斷是否收到其他節(jié)點發(fā)送的加入組消息，如果收到則執(zhí)行步驟314，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟313。
需要說明的是，在步驟312中，單天線節(jié)點已經完成加入組的過程，并且開始作為組員進行工作。與此同時，已經完成加入組過程的單天線節(jié)點執(zhí)行步驟314到步驟318。
步驟314單天線節(jié)點判斷發(fā)送該加入組消息的單天線節(jié)點是否為自身的子節(jié)點，如果是則執(zhí)行步驟317，否則執(zhí)行步驟315。
步驟315向步驟313中所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點發(fā)送中繼消息。
步驟316判斷步驟313中所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點是否返回中繼請求消息，如果返回則執(zhí)行步驟317，否則執(zhí)行步驟316。
作為一種替代方案，也可以預先設定一個中繼請求等待時長。從步驟315發(fā)送中繼消息開始計時，如果在中繼請求等待時長內未收到所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點返回中繼請求消息，則認為所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點不需要自身作為中繼，結束當前流程。
步驟317將步驟313中所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點作為自身的子節(jié)點，并向自身的父節(jié)點轉發(fā)所收到的加入組消息。
步驟318將自身父節(jié)點所發(fā)送的響應消息轉發(fā)給步驟313中所述發(fā)送加入組消息的單天線節(jié)點。
下面通過具體的例子來對以上步驟進行詳細的解釋。
假設第一節(jié)點是第二節(jié)點的中繼節(jié)點，也就是父節(jié)點；第三節(jié)點是未完成加入組過程的節(jié)點，并且第三節(jié)點所廣播的加入組消息未被組長節(jié)點收到，也未被第一節(jié)點收到，但是被第二節(jié)點收到；第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點都是單天線節(jié)點。第二節(jié)點收到第三節(jié)點所廣播的第一加入組消息，進行執(zhí)行步驟314所述的判斷。由于第三節(jié)點并不是第二節(jié)點的子節(jié)點，因此第二節(jié)點執(zhí)行步驟315，向第三節(jié)點發(fā)送中繼消息，并且執(zhí)行步驟316等待第三節(jié)點返回中繼請求消息。
由于第三節(jié)點所廣播的第一加入組消息未被組長節(jié)點收到，因此組長節(jié)點不會向第三節(jié)點返回響應消息，于是第三節(jié)點執(zhí)行步驟310，并且在收到第二節(jié)點所發(fā)送的中繼消息后執(zhí)行步驟311，向第二節(jié)點發(fā)送中繼請求消息，然后執(zhí)行步驟309，等待第二節(jié)點返回的響應消息。
第二節(jié)點收到第三節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息后，執(zhí)行步驟317，向第一節(jié)點轉發(fā)第二節(jié)點所收到的由第三節(jié)點廣播的第一加入組消息。第二節(jié)點將第三節(jié)點所廣播的第一加入組消息作為新的第二加入組消息的消息體，然后以第二節(jié)點為源節(jié)點，第一節(jié)點為目的節(jié)點發(fā)送第二加入組消息。由于第二節(jié)點是第一節(jié)點的子節(jié)點，因此第一節(jié)點根據第二加入組消息的源節(jié)點，執(zhí)行步驟314中所述的判斷后，直接執(zhí)行步驟317，向第一節(jié)點的父節(jié)點轉發(fā)第二加入組消息。第一節(jié)點將第二加入組消息作為新的第三加入組消息的消息體，然后以第一節(jié)點為源節(jié)點，第一節(jié)點的父節(jié)點為目的節(jié)點發(fā)送第三加入組消息。
如果第一節(jié)點的父節(jié)點就是組長節(jié)點，那么組長節(jié)點會向第一節(jié)點返回第一響應消息。第一節(jié)點執(zhí)行步驟318，將組長節(jié)點發(fā)送的第一響應消息作為第二響應消息的消息體，將第二響應消息發(fā)送給第二節(jié)點。第二節(jié)點再執(zhí)行步驟318，將第二響應消息作為第三響應消息的消息體，將第三響應消息發(fā)送給第三節(jié)點。第三節(jié)點執(zhí)行步驟313。這樣第三節(jié)點就完成了加入組的過程。
經過以上步驟，組長節(jié)點就可以獲取組內的網絡結構。
請參考圖4，圖4是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡通信方法中多天線節(jié)點接收信號的流程圖。
步驟401多天線節(jié)點利用多天線接收技術，進行信號接收。
步驟402多天線節(jié)點判斷所接收到的信號是否為MIMO信號，如果是則執(zhí)行步驟403，否則執(zhí)行步驟404。
多天線節(jié)點判斷所接收到的信號是由單天線節(jié)點發(fā)出還是由多天線節(jié)點發(fā)出有三種方法。第一種方法是，在發(fā)射端多天線節(jié)點向接收端多天線節(jié)點發(fā)送MIMO信號時，在信號前加入預先設定的特定的模擬波形。接收端多天線節(jié)點接收到信號后，判斷是否有所述預先設定的特定的模擬波形，如果有則認為該信號是MIMO信號，如果沒有則認為該信號是由單天線節(jié)點發(fā)出的SIMO信號。
第二種方法是，接收端多天線節(jié)點默認接收到的信號是由單天線節(jié)點發(fā)出的。發(fā)射端多天線節(jié)點在向接收端多天線節(jié)點發(fā)送MIMO信號前，采用SIMO技術，發(fā)送預先設定的通知消息，通知接收端多天線節(jié)點準備進行MIMO信號接收。接收端多天線節(jié)點在收到通知消息后，則認為接下來收到的信號是由多天線節(jié)點采用MIMO方式發(fā)送的。在這種方法中，接收端多天線節(jié)點在以MIMO方式完成本次數據接收以后，需要重新開始以SIMO方式接收數據的狀態(tài)。
第三種方法是，接收端多天線節(jié)點采用時分復用技術來判斷所收到的信號是SIMO信號還是MIMO信號。即在一個時隙內接收端多天線節(jié)點認為所收到的信號是SIMO信號，在下一個時隙內接收端多天線節(jié)點認為所收到的信號時MIMO信號，依次交替。
以上三種方式，具體采用哪一種是在多天線節(jié)點進入應用現場之前設置好的。
步驟403利用信號合成器對接收到的信號進行解碼得到原始信號，結束本次接收流程。
步驟404利用空時解碼器進行解碼得到多路子信號。
步驟405將多路子信號合并成原始信號，結束本次接收流程。
其中，步驟403就是現有的對接收到的SIMO信號進行處理的過程；步驟404和步驟405就是現有的對接收到的MIMO信號進行處理的過程。
請參考圖5，圖5是本發(fā)明所提供的無線傳感器網絡通信方法中多天線節(jié)點發(fā)射信號的流程圖。
步驟501準備發(fā)送數據。
步驟502多天線節(jié)點判斷是否要以MIMO方式發(fā)送數據，如果是則執(zhí)行步驟503，否則執(zhí)行步驟505。
在這一步中，發(fā)射端多天線節(jié)點首先判斷是要向單天線節(jié)點發(fā)送數據還是向多天線節(jié)點發(fā)送數據。如果是向單天線節(jié)點發(fā)送數據，則執(zhí)行步驟505。
如果是向多天線節(jié)點發(fā)送數據，則發(fā)射端多天線節(jié)點進一步判斷接收端多天線節(jié)點采用步驟402中所述三種方式的哪一種來判斷接收到的信號是否為MIMO信號。如果采用第二種方式，則發(fā)射端多天線節(jié)點進一步判斷當前要發(fā)送的數據是否為通知消息，如果是則執(zhí)行步驟505，否則執(zhí)行步驟503。
如果接收端多天線節(jié)點采用步驟402中所述的第一種或第三種方式來判斷接收到的信號是否為MIMO信號，則發(fā)射端多天線節(jié)點執(zhí)行步驟503。
步驟503對待發(fā)送的數據進行空時編碼。
步驟504采用多天線技術發(fā)射數據，結束本次發(fā)射流程。
步驟503和步驟504是現有的MIMO信號發(fā)射端的處理過程。
如果在步驟502中，發(fā)射端多天線節(jié)點判斷出，接收端多天線節(jié)點采用第一種方式判斷接收到的信號是否為MIMO信號，則在步驟504中，發(fā)射端多天線節(jié)點在待發(fā)射信號前加入預先設定的模擬波形。
步驟505確定發(fā)射天線。
多天線節(jié)點首先判斷自身的多根天線中哪根天線空閑，如果只有一根天線空閑，則將該空閑天線作為發(fā)射天線；如果有多根天線空閑，則隨機選取其中的某一根為發(fā)射天線。
步驟506通過所確定的發(fā)射天線發(fā)射數據，結束本次發(fā)射流程。
總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種無線傳感器網絡，其特征在于，該網絡是異構二層網絡，分為組間層和組內層，該網絡包括多天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組長節(jié)點，與組員節(jié)點通信以建立組，并且在組間層中與除自身外其他作為組長的多天線傳感器節(jié)點和基站通信；單天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組員節(jié)點，負責將通過自身傳感器采集到的信息發(fā)送給組長節(jié)點。
2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡，其特征在于，所述多天線傳感器節(jié)點進一步用于在組間層中，中繼除自身外其他作為組長的多天線傳感器節(jié)點與基站之間的通信。
3.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡，其特征在于，所述單天線傳感器節(jié)點進一步用于在組內層中，中繼組內除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點與作為組長的多天線傳感器節(jié)點之間的通信。
4.根據權利要求1到3任意一項所述的無線傳感器網絡，其特征在于，發(fā)射端為多天線節(jié)點，接收端為單天線節(jié)點時，所述多天線傳感器節(jié)點與單天線傳感器節(jié)點之間的通信為單入單出SISO方式；接收端為多天線節(jié)點，發(fā)射端為單天線節(jié)點時，所述多天線傳感器節(jié)點與單天線傳感器節(jié)點之間的通信為單入多出SIMO方式或SISO方式；所述多天線傳感器節(jié)點之間，或多天線傳感器節(jié)點與基站之間的通信為多入多出MIMO方式。
5.一種無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，該網路包括多天線傳感器節(jié)點和多天線傳感器節(jié)點，該方法包括A、多天線傳感器節(jié)點競爭組長節(jié)點；B、成為組長節(jié)點的多天線傳感器節(jié)點廣播組建立消息，收到組建立消息的單天線傳感器節(jié)點加入組長節(jié)點所建立的組。
6.根據權利要求5所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，預先設定競爭等待時長，步驟A所述多天線傳感器節(jié)點競爭組長節(jié)點包括A1、多天線傳感器節(jié)點判斷是否需要進入激活狀態(tài)，如果需要，則執(zhí)行步驟A2，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟A1；A2、多天線傳感器節(jié)點廣播組長宣告消息；A3、多天線傳感器節(jié)點判斷從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭，如果需要，則退出組長競爭后結束當前流程，否則執(zhí)行步驟B。
7.根據權利要求6所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，預先設置激活門限，步驟A1所述多天線傳感器節(jié)點判斷是否需要進入激活狀態(tài)包括A11、多天線傳感器節(jié)點判斷通過自身傳感器采集到的信息量是否超過激活門限，如果超過，則認為需要進入激活狀態(tài)，否則執(zhí)行步驟A12；A12、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到基站的激活指令，如果收到，則認為需要進入激活狀態(tài)，否則認為不需要進入激活狀態(tài)。
8.根據權利要求6所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，所述組長宣告消息內至少攜帶本多天線傳感器節(jié)點的標識號以及通過自身傳感器采集到的信息量，步驟A3所述判斷從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭包括A311、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他多天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的組長宣告消息，如果收到，則執(zhí)行步驟A312，否則執(zhí)行步驟A315；A312、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否不大于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A313，否則認為需要退出組長競爭；A313、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否等于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A314，否則執(zhí)行步驟A315；A314、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A311中收到的組長宣告消息中所攜帶的標識號是否大于自身的標識號，如果是則認為需要退出競爭，否則執(zhí)行步驟A315；A315、多天線傳感器節(jié)點判斷是否從廣播組長宣告消息起，經過了競爭等待時長，如果是則認為不需要在競爭等待時長內退出組長競爭，否則執(zhí)行步驟A311。
9.根據權利要求6所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，所述組長宣告消息內至少攜帶本多天線傳感器節(jié)點的標識號以及通過自身傳感器采集到的信息量，步驟A3所述從廣播組長宣告消息起，在競爭等待時長內，是否需要退出組長競爭包括A321、多天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他多天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的組長宣告消息，如果收到，則執(zhí)行步驟A322，否則執(zhí)行步驟A325；A322、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否不大于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A323，否則認為需要退出組長競爭；A323、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的信息量是否等于自身通過傳感器采集到的信息量，如果是，則執(zhí)行步驟A324，否則執(zhí)行步驟A325；A324、多天線傳感器節(jié)點判斷步驟A321中收到的組長宣告消息中所攜帶的標識號是否小于自身的標識號，如果是則認為需要退出競爭，否則執(zhí)行步驟A325；A325、多天線傳感器節(jié)點判斷是否從廣播組長宣告消息起，經過了競爭等待時長，如果是則認為不需要在競爭等待時長內退出組長競爭，否則執(zhí)行步驟A321。
10.根據權利要求5所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，步驟B所述收到組建立消息的單天線傳感器節(jié)點加入組長所建立的組包括B11、單天線傳感器節(jié)點選定自己的組長節(jié)點，并廣播加入組消息；B12、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到響應消息，如果收到，則以發(fā)送響應消息的節(jié)點為父節(jié)點，完成加入組過程，然后執(zhí)行步驟B14，否則執(zhí)行步驟B13；B13、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼消息，如果收到則選定自己的中繼節(jié)點，向該中繼節(jié)點發(fā)送中繼請求消息，然后返回執(zhí)行步驟B12，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B13；B14、單天線傳感器節(jié)點判斷是否需要為除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，如果需要則為所述除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，否則結束當前流程。
11.根據權利要求10所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，步驟B11所述單天線傳感器節(jié)點選定自己的組長節(jié)點為單天線傳感器節(jié)點選擇最先收到的組建立消息所對應的多天線傳感器節(jié)點作為自己的組長節(jié)點；或單天線傳感器節(jié)點選擇從收到第一條組建立消息起，到達組長選擇等待時長前所收到的組建立消息中，信號強度最大的組建立消息所對應的多天線傳感器節(jié)點作為自己的組長節(jié)點。
12.根據權利要求10所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，步驟B12所述單天線傳感器節(jié)點選定自己的中繼節(jié)點為單天線傳感器節(jié)點選擇最先收到的中繼消息所對應的單天線傳感器節(jié)點作為自己的中繼節(jié)點；或單天線傳感器節(jié)點選擇所收到的中繼消息中，信號強度最大的中繼消息所對應的單天線傳感器節(jié)點作為自己的中繼節(jié)點。
13.根據權利要求10所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，步驟B14所述單天線傳感器節(jié)點判斷是否需要為除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼，如果需要則為所述除自身外的其他單天線傳感器節(jié)點提供中繼為B141、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到除自身外其他單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的加入組消息，如果收到則執(zhí)行步驟B142，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B141；B142、單天線傳感器節(jié)點判斷所收到的加入組消息是否來自于自己的被中繼節(jié)點，如果是則執(zhí)行步驟B145，否則執(zhí)行步驟B143；B143、單天線傳感器節(jié)點向發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點發(fā)送中繼消息；B144、單天線傳感器節(jié)點判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息，如果收到，則執(zhí)行步驟B145，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟B144；B145、單天線傳感器節(jié)點將發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點作為自己的被中繼節(jié)點，然后將步驟B141所述加入組消息轉發(fā)給自己的中繼節(jié)點；B146、單天線傳感器節(jié)點將自己的中繼節(jié)點所發(fā)送的響應消息返回給發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點。
14.根據權利要求13所述的無線傳感器網絡的建立方法，其特征在于，預先設定中繼請求等待時長，步驟B144在判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息之前進一步包括判斷從步驟B143發(fā)送中繼消息起，是否經過了中繼請求等待時長，如果經過，則判斷是否收到發(fā)出步驟B141所述加入組消息的單天線傳感器節(jié)點所發(fā)送的中繼請求消息，否則結束當前流程。
15.一種多天線節(jié)點接收信號的方法，其特征在于，該方法包括a、用多天線進行信號接收；b、判斷所接收到的信號是否為多入多出MIMO信號，如果是則執(zhí)行步驟c，否則執(zhí)行步驟d；c、采用MIMO解調技術對所收到的信號進行解調，結束本次流程；d、采用單入多出SIMO技術對所收到的信號進行解調。
16.根據權利要求15所述的多天線節(jié)點接收信號的方法，其特征在于，采用時分復用技術，設置MIMO信號和SIMO信號所對應的時隙，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷當前時隙是否為MIMO信號所對應的時隙，如果是則認為所接收到的信號為MIMO信號，否則認為所接收到的信號不是MIMO信號。
17.根據權利要求15所述的多天線節(jié)點接收信號的方法，其特征在于，預先設置發(fā)射MIMO信號前所需要發(fā)射的模擬波形，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷是否接收到所述模擬波形，如果收到則認為所收到的信號為MIMO信號，否則認為所接收到的信號不是MIMO信號。
18.根據權利要求15所述的多天線節(jié)點接收信號的方法，其特征在于，預先設置用于通知多天線節(jié)點以MIMO方式進行信號接收的通知消息，多天線節(jié)點默認收到的信號是SIMO信號，步驟b所述判斷所接收到的信號是否為MIMO信號為判斷在收到當前信號前是否收到由SIMO方式發(fā)送的所述通知消息，如果收到則認為當前收到的信號為MIMO信號，否則認為當前接收到的信號不是MIMO信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線傳感器網絡，其特征在于，該網絡是異構二層網絡，分為組間層和組內層，該網絡包括多天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組長節(jié)點，與組員節(jié)點通信以建立組，并且在組間層中與除自身外其他作為組長的多天線傳感器節(jié)點和基站通信；單天線傳感器節(jié)點，用于在組內層中擔任組員節(jié)點，負責將通過自身傳感器采集到的信息發(fā)送給組長節(jié)點。本發(fā)明還公開了所述異構二層無線傳感器網絡的通信方法和建立方法。采用本發(fā)明所提供的技術方案，可以在無線傳感器網絡成本增加不大的前提下，既降低了網絡的功耗，提高了網絡的穩(wěn)定性和壽命，又提高了通信的可靠性。此外，在本發(fā)明所提供的技術方案中，網絡的分組更加迅速。
文檔編號H04L12/28GK1984048SQ20061007269
公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月11日 優(yōu)先權日2006年4月11日
發(fā)明者趙寶華, 屈玉貴, 李婧, 張煒, 張英堂, 劉桂英, 張建偉 申請人:華為技術有限公司, 中國科學技術大學