曹玮润，王羿博，袁 昊，李 兴

（国网甘肃省电力公司信息通信公司，兰州 730050）

1 引言

无线传感器网络在军事侦察、地质勘探、环境检测等领域有着重要应用，随着其发展，网络节点规模快速拓展，导致多途径噪声带来严重的信道失衡，而现有均衡方法难以有效解决庞大网络中的多途径问题，因此，在无线传感器网络领域，信道均衡[1-2]的研究成为重点。

文献[3]采用网络信道UWB能量补偿方法，结合改进的硬件平台，实现信道优化，但是该方法的同步性不好，致使优化效果不稳定；文献[4]根据带宽频谱模型，结合信道能量，获得了较好的先验能量预测，但是由于传感器网络分布不均的原因，导致难以合理应用于多途径能量检测。为有效提高网络信道均衡的性能，本文提出并设计了自调节消噪信道均衡方法。

2 无线传感器网络信道信号分析

通常无线传感器网络对其传输信号进行比特流调制解调，在多途径信道情况下，根据时域扩展模型，利用自调节迭代处理，可以完成信号的重组，其中的迭代处理描述如下

为增强网络信道中信号波形的指向，设定信号输出包络计算模型如下

根据上述对于无线传感器网络传输信号模型的建立与分析，以及关联信道的调制解调机制计算频率与相位数据，即可完成网络通信信道的优化。

3 自调节消噪信道优化

通过上述对无线传感器网络信道信号的建模与分析，可知网络信道具有显著的多途径噪声特性，并且数据传输过程中的时间延迟与相位差明显，这说明在信号传输途中有非预期的反射存在，将导致信号发生非预期的反射与散射，影响网络能量均衡能力。

由于接收端的高频信号相互叠加，产生字节码之间的串扰，引起信道带宽的变化，并且该变化受多途径和时间因素影响，根据功率谱，判断出信道是否均衡的滤波器所处的节点，调整前馈途径的输出信号，完成信道优化，调整反馈信号后得到的新信道模型为

根据公式（3）对新模型进行信号分解，于是可以解出信道的输出信号特征公式

根据公式（4）得到噪声的信号特征，在此基础上，利用最小二乘法计算实现信道的均衡优化。

4 实验与结果分析

为了验证本文所提方法对于无线传感器网络能量均衡优化的有效性，通过Matlab搭建仿真实验平台，原始数据信号为BPSK，载波信号设置为5kHz，采样频率设置为50kHz，判断信道是否处于均衡的反馈器采用20次前反馈滤波处理，为了充分验证所提方法的有效性，在实验过程中将文献[4]提到的方法作为对比，并采用误码率指标衡量信道的均衡性能。

如图1所示，根据实验结果曲线可明显得到，随着迭代次数的增加，误码率均呈现下降的趋势，但是本文提出的方法误码率始终低于对比方法，且随着迭代次数的增长，呈现出更加快速的下降趋势。表明本文方法的学习能力和收敛性都更加优秀，能够更快速跟准确的完成信道均衡优化。

图1 传输误码率的实验结果

5 结束语

随着无线传感器技术的快速发展，为了有效满足大规模网络节点的信道均衡要求，提出了自调节消噪信道均衡方法。针对传感器网络的多途径噪声特点，设计了网络信号模型，并根据模型将信号衰减与分路信号进行重新组合，利用自调节消噪方法与最小二乘法完成信道均衡优化。根据实验结果对比分析，本文提出的方法显著提高了信号传输过程中的误码率，有效提高了信道的抗噪声能力，实现了无线传感器网络的自调节信道均衡性。