一種具有數據包丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法
2023-10-05 04:12:24
專利名稱：一種具有數據包丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法
技術領域：
本發明涉及無線傳感器網絡技術領域，特別涉及一種無線傳感器網絡的滾動時域信噪比估計方法。
背景技術：
信噪比是通信信號的關鍵參數，是通信質量的衡量指標之一。在無線通信中的許多場合，如調製信號的識別、Turbo Code的迭代解碼、移動通信中的功率控制、自適應調製切換、自適應越區切換和信道分配等，都需要知道信噪比的數值，以獲得最佳的性能。因此，信噪比估計是無線通信網絡中的一個重要課題。近年來，信噪比估計技術已取得了一定的進展，國內外的研究者針對不同的信道環境和通信系統提出了各種信噪比估計算法。經對現有技術的文獻檢索發現，Wiesel,A.在文獻 SNR estimation in time-varying fading channels (時變衰減信道中的信噪比估計，IEEE Transactions on Communications, 2006,841-848.)中基於極大似然估計方法設計了適用於時變衰減信道的信噪比估計器。Xu, X.在文獻Subspace-based noisevariance and SNR estimation for OFDM systems (基於子空間方法的正交頻分復用系統白勺噪聲方差矛口信P||比估計，IEEE Wireless Communications and Networking Conference,2005,23-26.)中基於子空間特徵值分解方法設計了適用於正交頻分復用系統的信噪比估計器。Xu, H.在文獻 A novel SNR estimation algorithm for 0FDM( 一種新的正交頻分復用系統的信噪比估計算法，IEEE Vehicular Technology Conference, 2005, 3068-3071.)中，基於時間域的試驗數據和自相關函數的特性設計了信噪比估計器，給出了平均信噪比估計值。但Xu，X.和Xu，H.所提出方法中的估計性能都依賴於試驗數據的個數。Ren，G.在文獻 A new SNR，s estimator for QPSK modulations in an AffGN channel ( 一種新的四項相移鍵控調製在加性高斯白噪聲信道中的信噪比估計，IEEE Transactions onCircuits and Systems II Express Briefs, 2005, 331-335.)中，基於正交相移鍵控調製方式，利用信號與噪聲的二階、四階矩之間的關係估計加性高斯白噪聲通道的信噪比水平。Ren, G.在文獻 SNR estimation algorithm based on the preamble for OFDM systemsin frequency selective channels (基於正交頻分復用系統信道選擇的信噪比估計算法，IEEE Transactions on Communications, 2005, 331-335.)中，基於之前的同步信號設計了一種用於正交頻分復用系統信道選擇的信噪比估計方法。然而，由於無線傳感器網絡的信道容量是有限的，使得傳感器節點發送數據時需要通過競爭機制的路由協議調度數據包的發送。在同一時刻由於有多個節點競爭數據發送權，從而會導致網絡傳輸衝突，導致傳送的數據包丟失。在傳輸數據過程中，由於噪聲對傳輸信道的幹擾，也會引起數據包丟失。如果不對丟失的數據包進行補償會使得整個系統的性能惡化。雖然近年來對於無線網絡信噪比估計的研究已取得了一定的進展，但仍處於起步階段。對於具有數據包丟失的無線傳感器網絡的信噪比估計問題的研究還很少，現有的方法都只是給出信噪比水平的估計，無法對丟失的數據包進行補償，以克服數據包丟失對系統性能的影響。
發明內容
本發明的目的在於針對現有的無線傳感器網絡信噪比估計方法不能補償數據包丟失的不足，本發明提出了一種適用於具有數據丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種具有數據包丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法，具體步驟如下(I)、利用信噪比公式，功率控制算法和流速控制算法，得到如下無線傳感器網絡狀態空間模型
權利要求
1.一種具有數據包丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法，其特徵在於，具體步驟如下 (1)、利用信噪比公式，功率控制算法和流速控制算法，得到如下無線傳感器網絡狀態空間模型
全文摘要
一種具有數據包丟失的無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計方法，步驟如下1)利用信噪比公式，功率控制算法和流速控制算法，得到無線傳感器網絡的狀態空間模型；2)根據數據包丟失特性，將數據包丟失建模為一個Bernoulli分布的隨機過程，得到具有數據包丟失的無線傳感器網絡模型；3)對於設定的滾動時域窗口長度N，權重矩陣∏，Q和R，將滾動時域信噪比估計問題轉化為等價的最小化問題；4)基於一階最優性原理和隨機方法求解最小化問題，得到無線傳感器網絡滾動時域信噪比估計器，利用估計器給出信噪比的最優估計值和下一時刻的預測值。本發明模型合理，且具有補償數據包丟失和在線計算功能。
文檔編號H04W24/00GK102625338SQ20121006370
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月12日 優先權日2012年3月12日
發明者俞立, 劉安東, 宋海裕, 張丹, 張文安, 歐林林, 陳博 申請人:浙江工業大學