无线传感器网络单节点多径信号抑制方法及通信信号的盲区识别方法技术

无线传感器网络单节点多径信号抑制方法及通信信号的盲区识别方法，涉及多径信号抑制技术及盲区识别技术，为了解决现有多径信号抑制方法复杂度高、耗时长，现有的盲区识别无法实现自动化的问题。本发明专利技术的方法包括：网络节点的部署，信息采集，变换：采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；闭合型离散分数傅里叶变换的加权因子为

Method of single node multipath signal suppression in wireless sensor network and blind area recognition method of communication signal

Blind identification method of wireless sensor network node multipath signal suppression method and signal communication, and relates to the technical blind identification technology of multipath signal suppression, in order to solve the existing multipath signal suppression method is complex and time-consuming, blind recognition of existing problems can not be achieved automatically. The method of the invention comprises: a network node deployment, information collection, transform: time domain signal sequence y method using the closed discrete fractional Fu Liye transform of the wireless sensor node (n) of the transform order specify, the multipath signals are separated each wireless sensor node; weighting factor closed discrete fractional Fu Liye transform for

【技术实现步骤摘要】
无线传感器网络单节点多径信号抑制方法及通信信号的盲区识别方法
本专利技术涉及多径信号抑制技术及盲区识别

技术介绍
无线传感器网络通信过程中，单个无线传感器节点采用闭合型离散分数傅里叶变换的信号滤波算法，实现多径信号的抑制。然而现有闭合型离散分数傅里叶变换存在着计算复杂度高，耗时长，工程实现困难的问题。现有的盲区识别技术要么依赖用户对信号强度的积极上报，以帮助运营商改进基站部署策略，耗时长；要么依赖专业人员路测解决，耗时长且耗费资金。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有多径信号抑制方法复杂度高、耗时长，现有的盲区识别无法实现自动化的问题，从而提供无线传感器网络单节点多径信号抑制方法及通信信号的盲区识别方法。本专利技术所述的无线传感器网络单节点多径信号抑制方法，包括以下步骤：步骤一、网络节点的部署：进行网络节点的部署，即部署多个无线传感器节点和一个信息源节点；步骤二、信息采集：各无线传感器节点采集来自信息源节点的信号强度信息，得到时域信号序列y(n)；步骤三、变换：采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；闭合型离散分数傅里叶变换的加权因子为其中，N为时域采样的点数，m为分数域变量，n为时域变量；步骤四、分析：在分数域内搜索多径信号分离结果的最大幅度，得到无线传感器节点接收到的真实信号强度信息，完成多径信号的抑制。优选的是，步骤三中采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；具体为：对时域信号序列y(n)进行闭合型离散分数傅里叶变换，得到分数域信号序列Yp(m)，其中，M为分数域采样的点数，△u为分数域采样间隔，△t为时域采样间隔，α＝pπ/2，p为分数阶傅里叶变换的阶数；对分数域信号序列Yp(m)进行求模，得到多径信号分离结果。优选的是，步骤四中，各无线传感器节点统一选取最强信号的径或是可分辨径的幅度加和作为真实信号强度信息。本专利技术所述的通信信号的盲区识别方法，包括以下步骤：根据无线传感器网络单节点多径信号抑制方法得到各无线传感器节点接收到的真实信号强度信息；各无线传感器节点进行有效信息交换，识别出盲区，完成盲区识别。本专利技术能够在低信噪比的情况下实现对快变的多径信号进行滤波，分离并剔除多径信号干扰，得到当前节点真实的信号接收强度。本专利技术采用的闭合型离散分数傅里叶变换算法相比现有的闭合型算法更易于工程实现，运算速度更快，且在所应用领域能够达到与已有算法相同的精度水平。本专利技术能够使得盲区识别通过分布的无线传感器节点自动检测完成，耗时短。附图说明图1是具体实施方式一中的采用现有闭合型离散分数傅里叶变换方法得到的变换结果；图2是具体实施方式一中的采用本专利技术的闭合型离散分数傅里叶变换方法得到的变换结果；图3是具体实施方式一中的时域信号曲线图；图4是具体实施方式一中的分数域的多径信号分离结果曲线图；图5是具体实施方式一所述的无线传感器网络单节点多径信号抑制方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。具体实施方式一：为保证本实施方式的方法能够工作，需要做以下假设：假设1：整个区域内的无线传感器节点之间能够通过有效的信息传递方式得知其余节点的采样值信息；假设2：发射源能够恒定发送指定调频斜率及初始频率的线性调频信号；假设3：整个区域内不考虑多普勒效应的影响，即发射节点与接收节点不存在相对运动；本实施方式对无线网络节点中的单点接收信号进行滤波，以有效分辨出多径信号。整个装置系统由多个传感器节点和一个信息源节点组成。无线传感器节点能够对当前区域的信号接收强度进行采样，并对采样信息进行一定的处理；信息源节点为无线电波的发射源。本实施方式所述的无线传感器网络单节点多径信号抑制方法，包括以下步骤：步骤一、网络节点的部署：进行网络节点的部署，即部署多个无线传感器节点和一个信息源节点；步骤二、信息采集：各无线传感器节点采集来自信息源节点的信号强度信息，得到时域信号序列y(n)；步骤三、变换：采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；闭合型离散分数傅里叶变换的加权因子为其中，N为时域采样的点数，m为分数域变量，n为时域变量；步骤四、分析：在分数域内搜索多径信号分离结果的最大幅度，得到无线传感器节点接收到的真实信号强度信息，完成多径信号的抑制。多径效应：多径效应是移动无线通信的主要特征之一，由于无线传播环境的影响，在电波传播的路径上，电波产生了反射、绕射和散射，这样电波传输到接收端的时候将不是单一路径，而是多个路径，不同幅度不同相位信号的叠加。假设发送的信号x(t)为：x(t)＝Re{s(t)exp(j2πfct)}(1)式中，fc为载频，s(t)为发送的基带信号，Re{·}表示取实部。此信号经过多径信道时会受到多径效应的影响。假设第i条路径的长度为xi，衰落系数为ai，共k条路径，则接收到的信号y(t)可以表示为：式中，c为光速；λ＝c/fc为波长。将(2)式推导成复包络形式，则有：y(t)＝Re{r(t)exp(j2πfct)}(3)式中，是接收信号的复数形式，其中，τi为路径延时时间，r(t)是衰落，相移和时延都不同的各个路径的总和，这样的复包络会表现出由位置决定的对原始信号的不同衰落加权，导致采样的传感器节点可能位于多径衰落的深衰落点，使得采样的值不能准确地反应当前位置的信号分布状况，给盲区识别带来了很大的误差，致使盲区识别范围产生错误。分数阶傅里叶变换：分数阶傅里叶变换是传统傅里叶变换的广义形式，传统的傅里叶变换对信号的分析是一种全局性的变换，对于时变的信号，例如线性调频信号，不能起到好的分析效果；而分数傅里叶变换通过不同分数域角度的选取，可以反映频率变化因子的变化趋势，特别是对线性调频信号能起到很好的“聚焦性”。连续分数阶傅里叶变换的公式为：其中f(t)是待变换信号，Kp(u,t)是变换核，p是分数阶傅里叶变换的阶数，它的取值范围一般为p∈[0,1]，变换核Kp(u,t)的定义如下：式中，u是分数域变量，t是时域变量，n是整数，α＝pπ/2，α表征了对信号进行对应阶数的分数傅里叶变换后，信号在时频域中逆时针旋转的角度。当α一定时Aα是一个常数。闭合型离散分数傅里叶变换：闭合型离散分数傅里叶变换算法使用合适的采样间隔对分数阶傅里叶变换进行离散化，使得分数傅里叶变换的运算过程得到化简，提高了运算速度，并且保留了连续算法的诸多好的性质，如累加性和旋转性。闭合型离散分数傅里叶变换表达式如下：式中，N,M分别表示时域和分数域采样的点数，△u为分数域采样间隔，△t为时域采样间隔，在给定旋转角度α时，C可以认为是一个常数，因此，可以将待变换的信号y(n)和chirp2(n)信号的乘积看成是一个整体x(n)，这样就有：式中的与经典的快速傅里叶变换(FFT)形式极其相似，因此可以借助FFT算法来实现其运算过程，使得运算速度得到提升。变换过程的原理为：信息源节点发送的指定调频斜率和初始频率的线性调频信号形式为式中，A本文档来自技高网...

【技术保护点】
无线传感器网络单节点多径信号抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、网络节点的部署：进行网络节点的部署，即部署多个无线传感器节点和一个信息源节点；步骤二、信息采集：各无线传感器节点采集来自信息源节点的信号强度信息，得到时域信号序列y(n)；步骤三、变换：采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；闭合型离散分数傅里叶变换的加权因子为

【技术特征摘要】
1.无线传感器网络单节点多径信号抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、网络节点的部署：进行网络节点的部署，即部署多个无线传感器节点和一个信息源节点；步骤二、信息采集：各无线传感器节点采集来自信息源节点的信号强度信息，得到时域信号序列y(n)；步骤三、变换：采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果；闭合型离散分数傅里叶变换的加权因子为其中，N为时域采样的点数，m为分数域变量，n为时域变量；步骤四、分析：在分数域内搜索多径信号分离结果的最大幅度，得到无线传感器节点接收到的真实信号强度信息，完成多径信号的抑制。2.根据权利要求1所述的无线传感器网络单节点多径信号抑制方法，其特征在于，步骤三中采用闭合型离散分数傅里叶变换的方法对各无线传感器节点得到的时域信号序列y(n)进行指定阶数的变换滤波，得到各无线传感器节点的多径信号分离结果，具体为：对时域信号序列...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴少川，周晓康，夏慧云，魏宇明，马康健，刘小庆，左润东，宋言午，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23