基于信道感知与监测的传感器网络传输参数自适应调整方法-信号处理.PDF

第２７卷　第９期 信 号 处 理 Ｖｏｌ．２７．　Ｎｏ．９ ２０１１年９月 ＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｓｅｐ．２０１１ 基于信道感知与监测的传感器网络 传输参数自适应调整方法 罗　成　谢维信　喻建平 （深圳大学ＡＴＲ国防科技重点实验室，广东深圳５１８０６０） 摘　要：针对预警系统中广域部署在偏远地区的传感器利用现有话音通信线路传输感知信息时，信道具有时变的特征， 提出了一种基于信道感知与监测的传输参数自适应调整方法。该方法解决了连接线路在低信噪比下频繁掉线导致的传感器 网络采集数据缺失与延时的问题。首先，在数据包传输期间，引入盲信噪比估计方法对信道质量进行感知，通过加权滑窗 平均估计结果得到信道质量周期监测的观测值。然后根据卡尔曼滤波原理建立离散化的传输参数自适应调整模型，在保持 链路连通状态下，根据信道质量优劣变化自适应地调整传输速率与功率。最后，实验表明，对于野外布设传感器网络的时 变信道，该方法能有效保证信息传输的实时性与可靠性。 关键词：传感器网络；预警系统；信道感知；信噪比估计；信道监测 中图分类号：ＴＮ９１５　　文献标识码：Ｂ　　文章编号：１００３－０５３０（２０１１）０９－１３７０－０５ ＡｄａｐｔｉｖｅｌｙＡｄｊｕｓｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＳｅｎｓｏｒ ＮｅｔｗｏｒｋｓＢａｓｅｄＯｎＣｈａｎｎｅｌＳｅｎｓｉｎｇａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ＬＵＯＣｈｅｎｇ　ＸＩＥＷｅｉｘｉｎ　ＹＵＪｉａｎｐｉｎｇ （ＡＴＲＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｚｈｅｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１８０６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｂｅｔｗｅｅｎｓｅｎｓｏｒｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｏｎｒｅｍｏｔｅ ａｎｄｗｉｌｄｒｅｇｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｔｒａｎｓｍｉｔｄａｔａｂｙｅｘｉｓｔｉｎｇｓｐｅｅｃｈｃｈａｎｎｅｌｉｎＥａｒｌｙＷａｒｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒａｄａｐｔｉｖｅｌｙａｄ ｊｕｓｔｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎｃｈａｎｎｅｌｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅ ｓｅｎｓｉｎｇｄａｔａｌｏｓｓａｎｄｄｅｌａｙｃａｕｓｅｄｂｙｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｌｉｎｅｓｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｄｒｏｐｐｅｄｉｎｌｏｗＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｗｅａｄｏｐｔａｂｌｉｎｄ ＳＮＲｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｓｅｎｓｉｎｇｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｃｋｅｔｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｅｒｉｏｄａｎｄｏｂｔａｉｎｔｈｅｏｂｓｅｒｖｅｄｖａｌｕｅｓｂｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｗｅｉｇｈｔｅｄｓｌｉｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗ．Ｔｈｅｎ，ｗｅｅｓｔａｂｌｉｓｈａｄｉｓｃｒｅｔｅａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄｏｎＫａｌｍａｎＦｉｌｔｅｒｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎａｄａｐｔｉｖｅｌｙａｄｊｕｓｔｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐｏｗｅｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｃｈａｎ ｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｌｉｎｋ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ，ｉｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｗｉｌｄｆｉｅｌｄｅｍｐｌａｃｅｄｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ’ｓｔｉｍｅｖａｒ ｙｉｎｇｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｇｕａｒａｎｔｅｅ