一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法技术

本发明专利技术公开了一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，包括：多个传感器分别发送报文，中心节点统计报文正确接收率，并将多个传感器划分为远端传感器和协作传感器；多个远端传感器分别发送报文，协作传感器统计多个远端传感器发送报文时协作传感器自身的正确接收率，并将多个远端传感器发送报文的正确接收率上传到中心节点；中心节点为每个远端传感器选择最优协作传感器，并为每个传感器分配数据上传时隙；远端传感器在分配的时隙内发送报文；协作传感器在分配的时隙内将接收到的报文上传至中心节点；其中，每个远端传感器发送的报文由其对应的最优协作传感器上传。本发明专利技术提供协作传输方法，能够提高报文成功被中心节点接收的概率。中心节点接收的概率。中心节点接收的概率。

【技术实现步骤摘要】
一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法。

技术介绍

[0002]体域网能够在较长的时间段内对人体的健康状态信息进行实时的检测，在医疗、教育、军事和娱乐等多个领域具有良好的应用前景。对于需要长时间佩戴的多个传感器节点，频繁的进行电池的更换会降低用户的体验质量，进行充电时不能进行健康状态的检测，且大量的废弃电池会对环境造成污染。射频能量收集技术能够在数据传输量较低的体域网环境下提供无电池解决方案，但传感器通过能量收集获得的可用能量严格受限，如何使用有限的能量最大化网络的服务质量是需要解决的重要问题。
[0003]传感器在收集射频能量时，距离中心节点较近的节点能够收集更多的能量，而上传报文时需要的能量比远距离节点要少，因此，近距离节点可以作为潜在的协作节点进行数据报文的中继转发。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其通过合理划分远端传感器及协作传感器，并利用协作传感器对远端传感器的数据进行中继转发，能够提高报文成功被中心节点接收的概率。
[0005]本专利技术提供的技术方案为：
[0006]一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，包括：
[0007]多个传感器分别发送报文，中心节点统计报文正确接收率，并将所述多个传感器划分为远端传感器和协作传感器；
[0008]多个远端传感器分别发送报文，所述协作传感器统计多个远端传感器发送报文时协作传感器自身的正确接收率，并将多个远端传感器发送报文的正确接收率上传到中心节点；中心节点为每个所述远端传感器选择最优协作传感器，并为每个传感器分配数据上传时隙；
[0009]所述远端传感器在分配的时隙内发送报文；所述协作传感器在分配的时隙内将接收到的报文上传至所述中心节点；
[0010]其中，每个所述远端传感器发送的报文由其对应的最优协作传感器上传。
[0011]优选的是，所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，还包括：
[0012]所述中心节点将时间被划分为连续的超帧，每个超帧包括能量收集时段、调度时段和数据上传时段；
[0013]在所述能量收集时段，所述中心节点广播射频能量，所述传感器节点收集射频能量并存储于内置电容中；
[0014]在所述调度时段，所述传感器接收所述中心节点广播的调度报文；
[0015]其中，所述调度报文包括：远端传感器的最优协作传感器信息，以及每个传感器分配的数据上传时隙；
[0016]在所述数据上传时段，所述传感器上传采集到的信息报文。
[0017]优选的是，在所述数据上传时段，所述中心节点使用时分复用的机制进行的时隙的划分，并将划分好的时隙分配给所述传感器，所述传感器在分配的时隙内进行报文的上传。
[0018]优选的是，所述中心节点根据所述传感器向中心节点上传报文的正确接收率将所述多个传感器划分为远端传感器Q＝[a1，a2，...，a
t
]和协作传感器R＝[b1，b2，...，b
k
]；
[0019]其中，对于a
i
向中心节点上传报文的正确接收率小于或等于p
＊
，对于b
j
向中心节点上传报文的正确接收率大于p
＊
；p
＊
为设定的传感器向中心节点上传报文的正确接收率的阈值。
[0020]优选的是，协作传感器b
j
统计远端传感器发送报文时b
j
自身能正确接收该报文的概率，得到协作传感器b
j
报文正确接收率矩阵
[0021]每个协作传感器将报文正确接收率矩阵上传到所述中心节点，所述中心节点得到所有协作传感器的报文正确接收率矩阵：
[0022][0023]其中，p
ij
(i＝1，2
……
，t；j＝1，2
……
，k)表示协作传感器b
j
正确接收到远端传感器a
i
发送的报文的概率，所述中心节点需要同时统计其接收所述远端传感器时的报文正确接受率，并得到一维矩阵P
c
＝{p
1c
，p
2c
，...，p
tc
}，其中，p
ic
代表远端传感器a
i
上传数据报文时所述中心节点接收到该报文的概率。
[0024]优选的是，所述中心节点为所述远端传感器选择最优协作传感器的方法包括：
[0025]设定求取最优协作矩阵的约束条件为：
[0026]以及
[0027]根据所述约束条件得到最优协作矩阵：
[0028][0029]其中，f
ij
＝1或0，f
ij
＝1时表示协作传感器b
j
为远端传感器a
i
的最优协作传感器；
[0030]式中，l
i
表示远端传感器a
i
转发的报文长度，为协作传感器b
j
能够转发的最大数据报文长度。
[0031]优选的是，所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，还包括：所述协作传感器在进行报文上传之前，选择最优发送功率，并采用所述最优发送功率进行报
文上传。
[0032]优选的是，所述协作传感器选择最优发送功率的方法为：
[0033]所述协作传感器由最高发送功率开始，逐步降低报文的发送功率，并统计每种发送功率时报文被所述中心节点成功接收到的概率，当报文成功接受率在阈值区间[p
＊
，p
＊
+δ]内时，所述协作传感器选定此时的发送功率作为最优发送功率；
[0034]其中，δ表示报文接受率的误差阈值。
[0035]本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术提供的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，基于中心节点的综合调度，将所有传感器收集的能量尽可能的最大化利用，通过协作传输的方式进一步提高中心节点正确接收报文的概率，能够有效提高网络的服务质量。
附图说明
[0037]图1为本专利技术所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法的流程图。
[0038]图2为本专利技术所述的网络结构示意图。
[0039]图3为本专利技术所述的超帧划分结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0041]如图1
‑
3所示，本专利技术提供了一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，通过网络中协作传感器(节点)的协作传输有效提高网络综合效能，中心节点依据接收到的传感器的报文到达率对传感器进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其特征在于，包括：多个传感器分别发送报文，中心节点统计报文正确接收率，并将所述多个传感器划分为远端传感器和协作传感器；多个远端传感器分别发送报文，所述协作传感器统计多个远端传感器发送报文时协作传感器自身的正确接收率，并将多个远端传感器发送报文的正确接收率上传到中心节点；中心节点为每个所述远端传感器选择最优协作传感器，并为每个传感器分配数据上传时隙；所述远端传感器在分配的时隙内发送报文；所述协作传感器在分配的时隙内将接收到的报文上传至所述中心节点；其中，每个所述远端传感器发送的报文由其对应的最优协作传感器上传。2.根据权利要求1所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其特征在于，还包括：所述中心节点将时间被划分为连续的超帧，每个超帧包括能量收集时段、调度时段和数据上传时段；在所述能量收集时段，所述中心节点广播射频能量，所述传感器节点收集射频能量并存储于内置电容中；在所述调度时段，所述传感器接收所述中心节点广播的调度报文；其中，所述调度报文包括：远端传感器的最优协作传感器信息，以及每个传感器分配的数据上传时隙；在所述数据上传时段，所述传感器上传采集到的信息报文。3.根据权利要求2所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其特征在于，在所述数据上传时段，所述中心节点使用时分复用的机制进行的时隙的划分，并将划分好的时隙分配给所述传感器，所述传感器在分配的时隙内进行报文的上传。4.根据权利要求3所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其特征在于，所述中心节点根据所述传感器向中心节点上传报文的正确接收率将所述多个传感器划分为远端传感器Q＝[a1，a2，...，a
t
]和协作传感器R＝[b1，b2，...，b
k
]；其中，对于向中心节点上传报文的正确接收率小于或等于p
＊
，对于b
j
向中心节点上传报文的正确接收率大于p
*
；p
＊
为设定的传感器向中心节点上传报文的正确接收率的阈值。5.根据权利要求3或4所述的射频能量收集体域网中能量自适应的协作传输方法，其特征在于，协作传感器b
j
统计远端传感器发送报文时b
j
自身...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树静，胡亮，胡俊成，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：