專利名稱：一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實施例屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分簇無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的低成本和低能耗的節(jié)點組成的，集分布式信息采 集、信息傳輸和信息處理技術(shù)與一體的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，它能實現(xiàn)傳感、計算和通信等功 能。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的很多應(yīng)用中，電池更換是很困難的，因此能量有效性是設(shè)計無 線傳感網(wǎng)絡(luò)重要的考慮因素之一。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點大規(guī)模布設(shè)的情況下，為了節(jié)省能量消耗，通常的方法 是讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點周期性地自組織形成簇，每個簇由一個簇頭節(jié)點和位置相近的 簇成員節(jié)點組成。簇頭節(jié)點負責簇的組織，收集簇成員節(jié)點的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)融合并把 融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)收集基站。然而，對于基站距離傳感器監(jiān)測區(qū)域較遠的情況， 由于傳統(tǒng)的分簇協(xié)議僅使用單個簇頭節(jié)點向基站傳輸，簇頭的能量會被快速消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法及系統(tǒng)，通過MIMO進 行遠距離傳輸，可以有效的減少簇頭節(jié)點的能耗，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。本發(fā)明提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自組織形成簇，其中每個簇由簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點組 成；所述簇頭節(jié)點對接收到的所述簇成員節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)進行融合；基站根據(jù)所述簇頭節(jié)點的位置信息將相鄰的簇頭節(jié)點分成一組；每組中的簇頭節(jié)點對所述融合后的數(shù)據(jù)進行空時編碼后采用MIMO的方式傳輸
給基站。本發(fā)明通過分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中簇頭節(jié)點的位置信息將簇頭節(jié)點分成一組， 并且每組中的簇頭節(jié)點將融合后的數(shù)據(jù)進行空時編碼后采用MIMO的方式進行傳輸?shù)募?術(shù)方案，可以有效的減少簇頭節(jié)點的能耗，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。


圖1是本發(fā)明實施例提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法的流程示 意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法中三個階 段與時間對應(yīng)的示意圖，其中《□，，表示一幀；圖3是本發(fā)明實施例提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法中無線傳 感器網(wǎng)絡(luò)中自組織形成的簇的示意圖，其中“〇”表示簇成員節(jié)點，“·”表示簇頭節(jié)點，“---”表示自組成形成的簇；圖4是本 發(fā)明實施例提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法中將簇頭 節(jié)點分成兩組的示意圖，其中“〇”表示簇成員節(jié)點，“·”表示簇頭節(jié)點，“一” 表示自組成形成的簇，三個簇頭節(jié)點相連即分成一組；圖5是本發(fā)明實施例提供的一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法中第一分 組內(nèi)簇頭節(jié)點采用STBC編碼方式同時將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站進行MIMO傳輸?shù)氖疽鈭D，其 中“〇”表示簇成員節(jié)點，“·”表示簇頭節(jié)點，“一”表示自組成形成的簇，三個
簇頭節(jié)點相連即分成一組
權(quán)利要求
1.一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法，其特征在于，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自組織形成簇，其中每個簇由簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點組成； 所述簇頭節(jié)點對接收到的所述簇成員節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)進行融合； 基站根據(jù)所述簇頭節(jié)點的位置信息將相鄰的簇頭節(jié)點分成一組； 每組中的簇頭節(jié)點對所述融合后的數(shù)據(jù)進行空時編碼后采用MIMO的方式傳輸給基站。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自組織形成 簇，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點根據(jù)最優(yōu)分簇個數(shù)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點總數(shù)的比值確定自 身是否成為簇頭節(jié)點，確定后的簇頭節(jié)點發(fā)布廣播消息給其它節(jié)點，所述最優(yōu)分簇個數(shù) 為基站配置的協(xié)作天線的數(shù)目。其它節(jié)點發(fā)送請求加入消息給接收到所述廣播消息信號強度最高的簇頭節(jié)點； 簇頭節(jié)點接收到所述請求加入消息后確定所述其它節(jié)點為簇成員節(jié)點，并對所述簇 成員節(jié)點的傳輸時間進行安排，將安排后的傳輸時間表發(fā)送給所述簇成員節(jié)點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述簇頭節(jié)點對接收到的所述簇成員節(jié) 點發(fā)送的數(shù)據(jù)進行融合，包括簇成員節(jié)點根據(jù)收到的所述傳輸時間表，用傳輸時間表中安排給自身的時隙發(fā)送數(shù) 據(jù)給簇頭節(jié)點；簇頭節(jié)點接收簇成員節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)融合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根據(jù)所述簇頭節(jié)點的位置信息 將相鄰的簇頭節(jié)點分成一組，包括基站發(fā)送數(shù)據(jù)請求廣播消息給簇頭節(jié)點；簇頭節(jié)點接收到所述數(shù)據(jù)請求廣播消息后，發(fā)送應(yīng)答消息給所述基站，所述應(yīng)答消 息包括簇頭節(jié)點的身份標識號碼ID、位置信息和數(shù)據(jù)準備狀況的指示信息；基站根據(jù)所述應(yīng)答消息中的位置信息將簇頭節(jié)點分成不同的組，并對每一組中的簇 頭節(jié)點建立一個時分多址TDMA調(diào)度表，把所述分組信息和所述TDMA調(diào)度表發(fā)送給組 內(nèi)的簇頭節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述空時編碼包括空時塊編碼STBC和 空間貝爾空時分層V-BLAST編碼，具體所述每組中的簇頭對所述融合后的數(shù)據(jù)進行空時 編碼后采用MIMO的方式傳輸給基站包括根據(jù)接收到的所述分組信息每一組中的簇頭節(jié)點形成一個虛擬天線陣，每個虛擬天 線陣內(nèi)的簇頭節(jié)點將融合后的數(shù)據(jù)發(fā)送給同一虛擬天線陣內(nèi)的其它簇頭節(jié)點；當虛擬天 線陣內(nèi)的每個簇頭節(jié)點都接收到其它簇頭節(jié)點發(fā)送來的融合后的數(shù)據(jù)，所述虛擬天線陣 按照STBC的編碼方式對其含有的每個簇頭節(jié)點融合后的數(shù)據(jù)進行分布式編碼，并按照 接收到的所述TDMA調(diào)度表，在安排給自身的時隙內(nèi)采用MIMO的方式發(fā)送所述虛擬天 線陣內(nèi)簇頭編碼后的數(shù)據(jù)給基站； 或者，根據(jù)接收到的所述分組信息每一組中的簇頭節(jié)點形成一個虛擬天線陣，所述虛擬天 線陣按照接收到的所述TDMA調(diào)度表，在安排給自身的時隙內(nèi)所述虛擬天線陣內(nèi)的所有簇頭節(jié)點同時將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站，從而構(gòu)成V-BLAST的MIMO傳輸。
全文摘要
一種基于分簇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸方法，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，首先，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自組織形成簇，其中每個簇由簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點組成；其次，簇頭節(jié)點對接收到的所述簇成員節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)進行融合；再次，基站根據(jù)所述簇頭節(jié)點的位置信息將相鄰的簇頭節(jié)點分成一組；最后，每組中的簇頭節(jié)點對所述融合后的數(shù)據(jù)進行空時編碼后采用MIMO的方式傳輸給基站。本發(fā)明實施例采用的技術(shù)方案可以有效的減少簇頭節(jié)點的能耗，延長無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。
文檔編號H04W84/18GK102013957SQ201010565639
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者丁杰, 樂光新, 劉丹譜, 尹長川, 李劍峰, 羅濤, 郝建軍 申請人:北京郵電大學