[发明专利]一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法

权利要求书

1.一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：成簇：每轮数据传输前，网络中各节点按照一定的规则竞争簇头，竞选成功的节点当选为簇头，按簇头顺序为其编号；簇头建立后，除簇头外的每个节点计算自己到各个簇头的信道质量和距离，选择离自己距离近、信道质量好的簇头，加入该簇头所在簇；成簇完成后，整个网络被分成若干个大小不等的簇；

簇头的选择规则为：综合考虑节点的剩余能量和节点到基站的信道值，使得剩余能量多、信道质量好的节点有更大概率成为簇头；同时，在一个周期内，当选过簇头的节点不再参与簇头的竞争，直至所有节点都当选过簇头，该周期结束；在下一个周期开始后，所有节点重新开始竞争簇头；具体包括以下步骤：

(1)节点n当选为簇头的概率阀值T(n)的计算公式为：

其中，Q＝E_n/E_n0，表示节点n的剩余能量与初始能量的比值；λ表示节点n到基站的信道质量，k表示总的簇头个数；N表示网络中的节点总数；r表示在当前周期中节点n未当选簇头的轮数；a、b分别表示能量比率和信道质量所占的权重，a＞0，b＞0；若系统在簇头选择时，更关注节点的能量比率，则a取较大值，b取较小的值；若更关注传输可靠性，则a选较小的值，b取较大的值；集合G表示在本周期中未当选过簇头的集合，若在本周期中，n已经当选过簇头，则从集合G中去除，其当选簇头的概率为0，直到下一个周期到来，其才能重新竞选簇头；

(2)节点n产生随机数x，若x＞T(n)，则n当选为簇头，并从集合G中退出；否则仍留在G中，在下一轮再次参与簇头竞争；

S2：两级选择协作传输：分簇完成后，各簇按簇序号依次实施一级簇内选择协作传输；各簇中的成员按照自身的标号依次将数据传输到簇头，若传输不成功，则在簇内实施选择协作；所有节点均完成自身到簇头的数据传输后，进行二级簇间选择协作传输；各簇头将自身数据和此轮接收到的簇成员数据进行融合，一起发往基站；若传输不成功，则在簇间实施选择协作，由其他簇头协作其转发数据到基站。

2.根据权利要求1所述的一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，其特征在于，所述步骤S2中，一级簇内选择协作传输的过程为：簇内各成员依次向簇头发送数据，其他簇成员监听，若簇头接收数据成功，则反馈ACK帧；轮到下一个簇成员发送数据；若簇头接收数据失败，则反馈NACK帧，系统将从簇成员中按照一定的规则选出最佳中继，由最佳中继协作该簇成员转发数据到簇头；转发成功后，轮到下一个簇成员发送数据；转发失败，则系统产生中断。

3.根据权利要求2所述的一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，其特征在于，在一级簇内选择协作传输过程中，最佳中继的选择按照信道质量最优原则进行，以保证簇内节点的可靠传输，用公式表示为：

其中，表示节点n到簇头C_i的信道质量，表示节点n到簇头C_i的距离。

4.根据权利要求1所述的一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，其特征在于，所述步骤S2中，二级簇间选择协作传输的过程为：各簇簇头按顺序依次将融合后的数据发往基站，若基站接收成功，则反馈ACK帧；轮到下一个簇头发送数据；若基站接收数据失败，则反馈NACK帧，系统将从监听的其他簇头中选择一个最佳中继进行数据转发；转发成功后，轮到下一个簇头发送数据；转发失败，则系统产生中断。

5.根据权利要求4所述的一种提高分簇网络中传输可靠性的两级选择协作方法，其特征在于，在二级簇间选择协作传输过程中，最佳中继的选择按照簇头信道质量、剩余能量和到基站的距离进行，信道质量最好、剩余能量最多且距离基站最近的簇头当选为最佳中继，用公式表示为：

其中，Q_c＝E_c/E_c0，表示簇头的剩余能量与初始能量的比值；λ_c表示簇头到基站的信道质量，d_c表示簇头到基站的距离。