[发明专利]一种无接收端反馈信息下的波束形成方法

说明书

本发明公开了一种无接收端反馈信息下的波束形成方法，包括步骤：步骤S1、初始化通信网络；步骤S2、更新移动辅助节点的位置；判断辅助节点与原点距离是否大于距离阈值，若是，执行步骤S4，若否，执行步骤S3；步骤S3、更新传感器的相位，执行步骤S2；步骤S4、更新传感器的相位。本发明不需要接收端和传感器阵列之间直接的通讯，只需较少的更新次数就能实现通讯，允许测评距离和方向时存在一定的误差。

技术领域

本发明涉及无线通信网络技术领域，具体涉及无线传感器网络中在无法获得接收端反馈信息时基于移动辅助传感器的分布式波束形成方法。

背景技术

在无线传感器网络中，如何实现长距离通讯是一个常见问题。通常，由于传感器自身尺寸大小和传输功率的限制，所以难以实现单个传感器节点和较远距离的接收端的直接通讯。因此采用波束形成技术来解决这个问题。

波束形成是一种信号处理技术，使传感器组在特定方向的信号形成接收或传输光束。传统波束形成技术通常采用集权控制传感器组的方法来获得一些集中优化的固定参数，比如：均方误差、输出能量、信噪比、或者信号与干扰加噪声比。如果接收端相对传感器组的方向总是固定不变，那么这些优化后的参数不需要调整。然而，如果相对方向随着时间变化的话，一些适应波束算法，像是样本矩阵求逆算法、最小均方算法、递归最小二乘法和广义特征值方法，就需要重新计算优化权重。

随着无线传感器网络技术的发展，以分布式方法实现波束形成的技术被广泛应用。这两者之间的不同之处在于分布式传感器阵列的几何形状是未知的。此外，所有的节点均拥有独立的振荡器，从而节点之间的相位与载波频率均是独立的。为了确保频率同步，通常采用的方法是将一个参考信号广播发送给所有节点。另一方面，现有技术集中解决相位同步的问题，包括主从开环同步、回路开环、全反馈信息闭环同步和双向源同步等。

公开号为CN101094021的发明专利公开了一种自适应多天线通信方法和装置，根据阵列接收信号的相关矩阵和发射信号的相关矩阵特性，进行信道分类，针对不同类型的信道分别选择不同的调制方式和空时处理方式，包括以下步骤：接收端信道估计，反馈信道状态信息，通信信道环境特征的估计和识别，依据信道特征实时选择调制方式和空时处理方式，以多天线垂直贝尔实验室分层空时码方式或空时网格编码方式或波束形成等方式进行实施。

然而，这些现有技术都需要传感器阵列与接收端的直接通讯。在实际环境中，由于传输能量的有限以及初始信号在接收端尚未同步，信号可能无法抵达接收端。因此传感器阵列无法获得接收端的反馈信息。因此，针对现有技术的缺陷，如何实现一个能够快速和高效实现最优波束形成的方法是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种无接收端反馈信息下的波束形成方法。利用辅助节点沿着接收端的方向移动来优化传感器阵列的通讯区域，使在接收端的信噪比将足够大从而满足系统要求。能够不需要接收端和传感器阵列之间直接的通讯，只需较少的更新次数就能实现通讯。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种无接收端反馈信息下的波束形成方法，包括步骤：

步骤S1、初始化通信网络；

步骤S2、更新移动辅助节点的位置；判断辅助节点与原点距离是否大于距离阈值，若是，执行步骤S4，若否，执行步骤S3；

步骤S3、更新传感器的相位，执行步骤S2；

步骤S4、更新传感器的相位。

进一步地，所述步骤S1包括：初始化移动辅助节点、传感器及接收端的位置。

进一步地，所述移动辅助节点初始化于笛卡尔坐标系的原点，所述传感器随机分布在以原点为圆心、半径为r的圆盘上，所述接收端在y轴上。

进一步地，所述移动辅助节点为智能体。