一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法技术

一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，同一信源产生的二进制序列经过无线信道被I个本地传感器观测到，传感器利用最大似然准则对观测的数据进行硬判决，并将硬判决结果通过多个中继节点转发到融合中心，融合中心根据接收的每一路信号，通过广义似然比检验的基本原理，实现联合决策融合和信道状态信息估计。本发明专利技术可靠性高，能准确估计信道状态信息。如果在本地传感器引入信道编码，则本发明专利技术提出的信道状态信息估计方法对融合中心的译码过程十分重要。的译码过程十分重要。的译码过程十分重要。

【技术实现步骤摘要】
一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体说的是一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法。

技术介绍

[0002]广泛覆盖的信息感知网络，是智慧城市“数字化”“网络化”“智能化”的关键基础设施。处于网络最底层的感知层，主要负责智慧城市本地智能终端设备的无线接入。在网络层准确及时传送数据的前提下，应用层处理数据的精确度与数据挖掘结论的准确性将取决于感知层数据的质量。因此，保证泛在感知网络感知层数据可靠传输，是从“信息源头”实现智慧城市时空信息可靠感知的最有效路径，对其研究极其重要。
[0003]无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)由分布在地理区域内的一组传感器节点组成。单个传感器提供的数据已无法满足智慧城市数字化与智能化发展需要。必须使用多个传感器提供多特征观测信息，进行全面、高效、准确合理的融合判决、估计或决策，多源信息融合技术成为必然选择。然而，传统无线传感器网络多源信息融合研究大多未考虑借助中继节点来进行协作通信，通信距离受到较大制约，网络覆盖能力不足。仅存的少量关于多中继决策融合的研究，但都需要完美估计各传输路径各中继信道的瞬时信道状态信息(Channel State Information，CSI)。CSI估计过程实现复杂度较高，不易工程应用。
[0004]在融合中心进行判决度量值计算时，往往需要用到所有传输路径的信道状态信息，传统方法下对信道状态信息进行估计的过程涉及较高的实现复杂度，能耗大，成本高。而面对多路由多中继的无线传感器网络，源节点产生的信息经过的信道数量与路径数量更是呈倍数增长，如果估计出来的信道状态信息不可靠，那么系统的性能将大打折扣，因此需要一种简单易实现的低复杂度方法完成信道状态信息的估计。上述技术不足在一定程度上限制了多路由多中继无线传感器网络在新型智慧城市感知数据传输中的应用深度和广度。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，具有可靠性高，复杂度低，易实现的特点。
[0006]为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，包括以下步骤：步骤S1、同一信源产生的二进制数据经过无线信道传输后被I个本地传感器观测到，每个本地传感器依据最大似然准则对观测数据进行硬判决，并将硬判决结果通过多个中继节点转发到融合中心；步骤S2、融合中心根据接收的每一条传输链路的信号，基于广义似然比检验，可得到中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值，通过中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值计算出融合判决所需的度量值；步骤S3、利用步骤S2提取出的融合判决所需的度量值，进行硬判决，得出最终的决
策结果。
[0007]中继信道等价错误转移概率的估计值通过在等价错误转移概率真实值所属范围内搜索最佳融合判决度量值的最大值得到,等价错误转移概率真实值所属范围通过对连续形式的(0,1)实数区间进行均匀量化得到。
[0008]中继节点采用放大转发策略，放大系数为1。
[0009]最佳融合判决度量值Λ为其中：x
i
为硬判决结果，y
i
为融合中心接收到的第i条传输链路的信号，P
di
和P
fi
表征第i个本地传感器的检测概率和虚警概率，ε
i
为第i条传输链路的多个中继BSC等价为一个BSC后得到的等价错误转移概率真实值。
[0010]步骤S3进行硬判决方法为其中，τ为判决阈值，为融合判决所需的度量值，y
i
为融合中心接收到的第i条传输链路的信号，为中继信道等价错误转移概率的估计值。
[0011]本专利技术有益效果是：本专利技术提出的一种二进制对称信道下多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，具有可靠性高、易实现的特点。
[0012]与融合中心精确形式的融合判决方案相比，本专利技术所提方案不需要事先已知中继传输信道的信道状态信息，而是通过联合估计与判决的方法去获得信道状态信息，实现复杂度低，易实现，可靠性高。
附图说明
[0013]图1是本专利技术融合中心的数据处理流程图；图2是本专利技术数据融合决策方法的流程图；图3是本专利技术实施例中通信系统的工作流程图；图4是实施例中采用均匀量化时联合决策和估计方法路由数量对BER性能的影响图；图5是实施例中采用均匀量化时联合决策和估计方法路由数量对FER性能的影响图；图6是实施例中采用均匀量化时联合决策融合与信道估计方法的估计性能图
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附
图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，包括本地传感器、中继节点和融合中心。如图2所示，包括以下步骤：步骤S1：同一信源产生的二进制数据H0＝0或H1＝1经过无线信道传输后被I个本地传感器观测到，每个本发传感器依据最大似然准则对观测数据进行硬判决，并将硬判决结果通过多个中继节点转发到融合中心。
[0016]步骤S2：融合中心根据接收的每一传输链路(每个本地传感哭器到融合中心的整个传输路径)信号，基于广义似然比检验，实现联合决策融合和信道状态信息估计，可得到中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值，通过中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值计算出融合判决所需的度量值。
[0017]步骤S3：利用S2步骤提取出的融合判决所需的度量值，进行与判决阈值比较进行硬判决，得出最终的决策结果。
[0018]进一步的，步骤S1具体包括：步骤S11：第i路本地传感器接收到信源发送的二进制数据H0＝0或H1＝1，依据最大似然准则进行硬判决后结果为x
i
，x
i
∈{0,1}；S12：数据x
i
经过多个中继节点转发后送达融合中心，融合中心接收到的序列为y
i
；x
i
和y
i
的关系为：其中，e
i,j
表示第i条传输链路第j个BSC对应的信道误差，I表示总的路由数量(或表示总本地传感器数量)，J表示从本地传感器到融合中心之间总的二进制对称信道数量，表示模2加法运算。本地传感器与所述中继节点之间，所述中继节点与所述中继节点之间，所述中继节点与所述融合中心之间的信道均为二进制对称信道。
[0019]所述步骤S12中，中继节点采用放大转发策略，放大系数为1。即本地传感器发送数据x
i
，x
i
经过在第一个B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1、同一信源产生的二进制数据经过无线信道传输后被I个本地传感器观测到，每个本地传感器依据最大似然准则对观测数据进行硬判决，并将硬判决结果通过多个中继节点转发到融合中心；步骤S2、融合中心根据接收的每一条传输链路的信号，基于广义似然比检验，可得到中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值，通过中继信道等价错误转移概率的估计值和最佳融合判决度量值计算出融合判决所需的度量值；步骤S3、利用步骤S2提取出的融合判决所需的度量值，进行硬判决，得出最终的决策结果。2.如权利要求1所述的一种多路由多中继网络的联合决策融合与信道估计方法，其特征在于：中继信道等价错误转移概率的估计值通过在等价错误转移概率真实值所属范围内搜索最佳融合判决度量值的最大值得到,等价错误转移概率真实值所属范围通过对连续形式的(0,1)实数区间进行均匀量化得到。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张高远，陈开，马聪芳，韩瑽琤，李永恩，唐杰，宋欢欢，李兴旺，王龙业，冀保峰，张晓辉，张冀，张平，文红，王雨凡，王文才，陈嘉，林慧萍，金轩宇，张雨好，陈俊宇，王雨平，黄依雯，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：