水下傳感器網(wǎng)絡(luò)適用的協(xié)作通信最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于數(shù)字通信【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)適用的協(xié)作通信最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，源節(jié)點(diǎn)使用源-中繼、中繼-目的間信道的瞬時(shí)功率增益的調(diào)和平均數(shù)對各候選中繼節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)信道特性進(jìn)行計(jì)算，以此來選擇最佳中繼節(jié)點(diǎn)，其中，Hsri和Hrdi分別是源-中繼、中繼-目的節(jié)點(diǎn)間的信道增益。本發(fā)明的中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，非常適用于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
【專利說明】水下傳感器網(wǎng)絡(luò)適用的協(xié)作通信最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的講是一種水聲通信環(huán)境下由中繼節(jié)點(diǎn)信道性能決定的最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，水下傳感器網(wǎng)絡(luò)在海洋數(shù)據(jù)收集、污染監(jiān)測、災(zāi)難預(yù)警、海上探測、援助導(dǎo)航以及戰(zhàn)略監(jiān)測等方面的應(yīng)用越來越廣泛，水下通信技術(shù)也日益受到重視。由于電磁波在水下衰減太快，所以聲波是人類迄今為止發(fā)現(xiàn)的最適宜在水下遠(yuǎn)距離傳播的能量形式。
[0003]水下通信環(huán)境十分復(fù)雜，水聲信道特性參數(shù)隨著時(shí)一空一頻的變化而隨機(jī)變化，水下環(huán)境噪聲高、帶寬窄、傳輸時(shí)延大等不利因素使得水下通信傳輸誤碼率高、速率低等問題難以解決。為了提高水下通信質(zhì)量，盡量降低信道衰落的影響，可以采用中繼協(xié)作通信方式，使得單天線用戶可以通過中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作發(fā)送信息，既克服了信道衰落嚴(yán)重問題，又能獲取分集增益。
[0004]在協(xié)作通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問題，在中繼節(jié)點(diǎn)協(xié)助源節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)信息之前，先根據(jù)一定的條件選擇出最佳中繼節(jié)點(diǎn)是非常有必要的，因?yàn)檫@樣可以節(jié)省很多能量，避免源節(jié)點(diǎn)給所有中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)信息，同時(shí)選擇出一個(gè)最佳中繼節(jié)點(diǎn)又可以獲得非?？捎^的分集增益。
[0005]雖然中繼選擇算法在陸地?zé)o線通信中和認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中已有很多應(yīng)用，但是因?yàn)樗颅h(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，很多陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)不能直接運(yùn)用在水下環(huán)境中，需要在原有技術(shù)中考慮并加入水下環(huán)境的特殊性因素。在水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中采用中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作的目的就是為了降低源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的信道衰落，因此最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇最直接的判決標(biāo)準(zhǔn)就是中繼節(jié)點(diǎn)的信道特性，所以需要根據(jù)水下環(huán)境的特殊因素制定一個(gè)衡量中繼節(jié)點(diǎn)信道特性的指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明參考陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)中和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作中繼節(jié)點(diǎn)的選擇算法，并考慮水下環(huán)境的復(fù)雜性和特殊性，提出在水下聲學(xué)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中適用的最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)適用的協(xié)作通信最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，源節(jié)點(diǎn)使用源-中繼、中繼-目的間信道的瞬時(shí)功率增益的調(diào)和平均數(shù)
【權(quán)利要求】
1.一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)適用的協(xié)作通信最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，源節(jié)點(diǎn)使用源-中



繼、中繼-目的間信道的瞬時(shí)功率增益的調(diào)和平均數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，各個(gè)信道增益的計(jì)算方法如下: 1)所有的候選中繼節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，包中含有發(fā)送時(shí)間h,接收節(jié)點(diǎn)在t2時(shí)刻收到該數(shù)據(jù)包,計(jì)算通信距離I = vX (tft),其中V是聲波傳播速度；2)各接收節(jié)點(diǎn)向相應(yīng)的發(fā)送節(jié)點(diǎn)反饋一個(gè)信息包，包中包含上一步計(jì)算出的通信距離I ; 3)各中繼節(jié)點(diǎn)可以得知自身到源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的距離1^和1#，源節(jié)點(diǎn)得知自身到目的節(jié)點(diǎn)的距離lsd。 4)各候選中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)步驟3)得到的自身與源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的距離lOTi和Irii及信道衰落系數(shù)，分別計(jì)算源-中繼節(jié)點(diǎn)間的信道增益HOTi和中繼-目的節(jié)點(diǎn)間的信道增益Hrdi ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，α—般取1.5。
【文檔編號(hào)】H04W48/20GK103716866SQ201310740152
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】金志剛, 劉自鑫, 張博林, 李云 申請人:天津大學(xué)