無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)性的聯(lián)合預(yù)編碼方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs，Wireless?Sensors?Networks）【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中利用傳感器節(jié)點(diǎn)空間相關(guān)性進(jìn)行的聯(lián)合預(yù)編碼。本發(fā)明通過(guò)挖掘無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中利用MIMO中發(fā)射信號(hào)的空間相關(guān)特性對(duì)其進(jìn)行預(yù)編碼，在同等的功率限制條件下，相比傳統(tǒng)的方法即預(yù)編碼沒(méi)有考慮空間相關(guān)性或者沒(méi)有進(jìn)行預(yù)編碼，本發(fā)明能夠獲得更高的信道容量。而且相比于對(duì)MIMO發(fā)射信號(hào)非線性編碼，線性編碼具有更強(qiáng)的實(shí)際操作性。
【專利說(shuō)明】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)性的聯(lián)合預(yù)編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs,Wireless Sensors Networks)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中利用傳感器節(jié)點(diǎn)空間相關(guān)性進(jìn)行的聯(lián)合預(yù)編碼。
【背景技術(shù)】
[0002]在過(guò)去幾年里，隨著有限計(jì)算能力和通信能力的低成本低功耗的傳感器的出現(xiàn)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在物理環(huán)境監(jiān)控中的潛在應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，分布式判決方法被廣泛應(yīng)用。該方法采取本地判決的方法，即無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)本節(jié)點(diǎn)及周圍的節(jié)點(diǎn)的信息，判決事件或信號(hào)是否發(fā)生。分布式判決方法在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，特別在需要檢測(cè)或監(jiān)控的環(huán)境中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)要根據(jù)本節(jié)點(diǎn)及周圍節(jié)點(diǎn)探測(cè)具有噪聲的空時(shí)相關(guān)物理過(guò)程，在實(shí)際應(yīng)用中上述的情況經(jīng)常出現(xiàn)，比如:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為建筑物的安全系統(tǒng)的一部分，用于監(jiān)測(cè)建筑物的異常發(fā)熱或煙霧濃度超標(biāo)的區(qū)域；又比如:用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在特定的環(huán)境中感知一些化學(xué)物質(zhì)的濃度。然而，這些探測(cè)到的信號(hào)具有常常表現(xiàn)出時(shí)間域和空間域的相關(guān)性，往往可以通過(guò)利用這些特性設(shè)計(jì)一些有效的算法來(lái)增強(qiáng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的譜效率以及能量效率。
[0003]根據(jù)上述依據(jù)，已經(jīng)存在多種基于數(shù)據(jù)聚合的方法提高檢測(cè)性能的檢測(cè)方法。例如，分布式檢測(cè)，分布式壓縮估計(jì)，分布式源節(jié)點(diǎn)編碼等。其中聯(lián)合線性預(yù)編碼的可以使信道容量得到提升，然而這些研究都基于源節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立的情況下進(jìn)行的，并沒(méi)有利用源節(jié)點(diǎn)之間的相關(guān)性，然而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中下源節(jié)點(diǎn)都是具有相關(guān)性的，本發(fā)明中在源節(jié)點(diǎn)是相關(guān)的情況下，對(duì)節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合線性預(yù)編碼，提升了傳輸信道的容量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)性的聯(lián)合預(yù)編碼方法來(lái)提升信道的傳輸容量。
[0005]為了方便描述，首先對(duì)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行定義:
[0006]分布式相關(guān)節(jié)點(diǎn):所謂的分布式判決就是在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的檢測(cè)值及周圍鄰近的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)值進(jìn)行本地判決。分布式系統(tǒng)中不存在融合中心，只通過(guò)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)間的相互通信，獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判決。
[0007]協(xié)方差矩陣:協(xié)方差矩陣每個(gè)元素是各個(gè)向量元素之間的協(xié)方差。這是從標(biāo)量隨機(jī)變量到高維度隨機(jī)向量的自然推廣。X表示為列向量則，Rx = E[(x-E(x)) (x-E(x))h]。
[0008]分布式判決:在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的檢測(cè)值及周圍鄰近的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)值進(jìn)行本地判決。分布式系統(tǒng)中不存在融合中心，只通過(guò)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)間的相互通信，獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判決。
[0009]酉矩陣:本身與其共軛轉(zhuǎn)置相乘為單位陣，即UUH = I，I表示對(duì)角線元素為1，其他均為0的η階方陣。
[0010]奇異值:一個(gè)矩陣Μ的奇異值為Μ*Μ的特征值的非零平方根，用λ (Μ)表示。[0011]奇異值分解:對(duì)于一個(gè)矩陣Μ將其分解為
【權(quán)利要求】
1.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于相關(guān)性的聯(lián)合預(yù)編碼方法，其特征在于:包括以下步驟:S1、將所有傳感器接收到的數(shù)據(jù)記為Xn，計(jì)算出傳感器接受信號(hào)Xn和噪聲Vn的協(xié)方差矩陣和氧.，將不同傳感器與終端的信道矩陣記為Hn，終端接收的傳感器的數(shù)據(jù)記為yn，其中，η表示傳感器的節(jié)點(diǎn)，η為自然數(shù)，η = 1，2，…，Ν ;S2、根據(jù)S1所述的噪聲協(xié)方差矩陣^_和信道矩陣Ηη，求得
【文檔編號(hào)】H04L25/03GK103685106SQ201310754518
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】方俊, 張博, 沈彥寧, 李少謙 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)