一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉通讯领域的一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪90年代以来具有感知、计算和无线网络通信能力的传感器以及由其构成 的无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN)开始在世界范围内出现，引起了人们 的极大关注。
[0003] 无线传感器网络是由一组传感器节点以自组织的方式构成的无线网络，其目的 是借助于传感器节点中内置的形式多样的传感器协作地实时感知和采集周边环境中众多 的信息，并对这些信息进行处理可以使人们在任何时间、绝大多数地点和多种环境条件下 获取大量详实而可靠的信息。传感器节点是无线传感器网的基本构成单位，传感器节点通 常包括发送节点、中继节点和汇聚节点；传感器节点将采集到的信息通过其他传感器节点 进行逐跳传输，一个发送节点所采集到的信息在传输过程中可能被多个中继节点处理，经 过多跳路由后到汇聚节点，再由汇聚节点，或者说是接收节点通过外部网络把信息传送到 服务器节点进行集中处理。
[0004] 无线传感器网络可以看做是物联网（InternetofThings)的一种应用，第三代合 作伙伴计划（3GPP，The3rdGenerationPartnerProject)也提出了对物联网的支持，其 中对应的部分称之为机器类型通信（MTC，MachinetypeCommunication)。在基于LTE(Long TermEvolution，长期演进）的机器类型通信系统中，终节点设备也可以是传感器节点。
[0005] 由于无线传感器网络工作在比较恶劣的环境中，传感器节点能量一般由电池供 应，电源无法更换；但是无线传感器网络的生存时间需要长达数月甚至数年，传感器节点的 能量受限成为其最大制约因素。作为具有中继转发功能的中继节点，其节能显得更为重要， 中继节点需要对发射功率做优化以节省能量，如果不进行优化，中继节点会对所有过来的 信息都以最大的功率转发，其能量很容易被耗尽，并且较大的功率发送信息还会对整个网 络进行干扰，所以中继节点发射功率的优化是非常重要的环节。
[0006]目前与无线传感器网络中继节点选择及优化相关的专利主要有：
[0007] 专利申请号为201410802888. 0,专利名称为一种中继节点选择方法的专利申请此 发明解决了现有技术存在中断概率和误码率的问题，提出了中继节点选择问题。
[0008] 申请号为201110284210. 4,专利名称为中继节点选择方法及装置，获取发送节点 和/或接收节点的多种接入方式信息，根据多种接入方式信息选择至少一个中继节点，没 有涉及中继节点发射功率优化的问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种无线传感器网络中继节点发 射功率优化方法，其可以在保证接收节点正确解码的前提下，保证所有中继节点发射功率 之和最小。
[0010] 实现上述目的的一种技术方案是：一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方 法，包括下列步骤：
[0011] 组网步骤：一个发送节点、若干个中继节点和一个接收节点组建无线传感器网 络；
[0012] 上行探测步骤：所述发送节点和每个所述中继节点通过上行信道发送上行探测参 考信号给每个所述中继节点，每个所述中继节点接收来自所述发送节点的上行探测参考信 号并计算得到其与所述发送节点之间的信道增益，并在其发送上行探测信号给所述接收节 点时，将该信道增益一并发送给所述接收节点；
[0013] 发射功率优化计算步骤：所述接收节点通过接收上行探测参考信号，计算其与每 个所述中继节点之间的信道增益，以及其与所述发送节点之间的信道增益，并且对每个所 述中继节点的发射功率进行优化；
[0014] 下行控制步骤：所述接收节点发送下行控制信令给所述发送节点和每个所述中继 节点，规定所述发送节点发送信息的时隙，以及每个所述中继节点发送信息的调度时隙，以 及优化后的每个所述中继节点的发射功率；
[0015] 发送节点发送步骤：当所述发送节点发送信息的时隙到来，所述发送节点发送信 息，每个所述中继节点接收信息并且存储；
[0016]中继节点转发步骤：每个所述中继节在其调度时隙到来时刻，将其存储信息放大 转发给所述接收节点，所述接收节点接收来自该中继节点的信息，该中继节点的发射功率 根据下行控制信令指定的值进行调整；
[0017] 接收节点接收步骤：所述接收节点接收来自每个所述中继节点的信息并进行合 并，再进行解码。
[0018] 进一步的，所述发送节点和所述中继节点都是能量受限的传感器节点，所述接收 节点为LTE基站。
[0019] 进一步的所述组网步骤中，所述发送节点和所述中继节点通过物理随机接入信道 与所述接收节点组网。
[0020] 进一步的所述上行探测步骤中，所述上行探测参考信号的参数由所述接收节点通 过广播信息配置。
[0021] 进一步的，所述下行控制步骤中，所述接收节点可以通过物理下行控制信道发送 下行控制信令给所述中继节点和所述发送节点。
[0022] 进一步的，所述发送节点发送步骤中当所述发送节点发送信息的时隙到来，所述 发送节点发送信息，所述接收节点和每个所述中继节点接收信息并且存储。
[0023] 再进一步的，所述接收节点接收骤中，所述接收节点将来自所述发送节点和每个 所述中继节点的信息进行合并，再进行解码。
[0024] 进一步的，所述发射功率优化计算步骤中，通过输入各所述中继节点与所述接收 节点之间的信道增益，计算并且输出优化后的各所述中继节点发射功率的率值。
[0025] 进一步的，所述中继节点可以调整放大转发的放大系数，将存储的信息放大转发 给所述接收节点。
[0026] 进一步的，所述接收节点解码时判断信息完整性，若信息不完整解码失败，则向每 个所述中继节点发出重发指令。
[0027] 进一步的，所述发送节点发送步骤中，所述发送节点可在发送信息的时隙结束后 关闭。
[0028] 采用了本发明的一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法的技术方案，包 括：组网步骤：一个发送节点、若干个中继节点和一个接收节点组建无线传感器网络；上行 探测步骤：使接收节点得到每个所述中继节点与所述发送节点之间的信道增益；发射功率 优化计算步骤：所述接收节点得到其与每个所述中继节点之间的信道增益，以及与所述发 送节点之间的信道增益，并且对每个所述中继节点的发射功率进行优化；下行控制步骤： 所述接收节点规定所述发送节点发送信息的时隙，以及每个所述中继节点发送信息的调度 时隙，以及优化后的每个所述中继节点的发射功率；发送节点发送步骤、中继节点转发步骤 和接收节点接收步骤。其技术效果是：其可以在保证接收节点正确解码的前提下，保证所有 中继节点发射功率之和最小。
【附图说明】
[0029] 图1为无线传感器网络的结构图。
[0030]图2为无线传感器网络的传输示意图。
[0031] 图3为一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法的时序流程图。
[0032]图4本发明的一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法的发射功率优化 计算步骤的流程图。
[0033]图5本发明的一种无线传感器网络中继节点发射功率优化方法的上行探测步骤 的上行探测参考信号的示意图。
[0034]图6为本发明的一