干擾環(huán)境下體域網(wǎng)接入算法的研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)的發(fā)展,無線互聯(lián)已然無處不在,無線體域網(wǎng)技術(shù)是與用戶貼身關聯(lián)的通信網(wǎng)絡,近年來成為了研究的熱點。
　　目前無線體域網(wǎng)主要應用在醫(yī)療及保健領域,其應用的特殊性對系統(tǒng)性能提出了很高的要求,在設計無線體域網(wǎng)系統(tǒng)時需要面對系統(tǒng)內(nèi)外帶來的挑戰(zhàn)。系統(tǒng)內(nèi)部的挑戰(zhàn)主要是節(jié)點工作時能量消耗的限制以及傳輸業(yè)務快速可靠的保障,系統(tǒng)外部的挑戰(zhàn)來源于無線傳輸過程中的環(huán)境干擾。設計適用于無線體域網(wǎng)系統(tǒng)的信道接入算法是解決這些挑戰(zhàn)的一個有效途徑,因

2、此本文對干擾環(huán)境下體域網(wǎng)的接入算法展開了研究。
　　首先本文對無線體域網(wǎng)相關的接入算法和環(huán)境干擾的解決方案進行了深入的研究,將接入算法根據(jù)信道資源分配機制劃分為競爭接入算法和調(diào)度接入算法,將環(huán)境干擾的優(yōu)化方案根據(jù)工作機制劃分為協(xié)作優(yōu)化和獨立優(yōu)化,列舉并比較了不同方法的優(yōu)劣,并結(jié)合體域網(wǎng)的情況進行了分析和討論。
　　然后本文針對無線體域網(wǎng)應用的性能需求,結(jié)合了調(diào)度接入算法的高能量有效性的優(yōu)點和競爭接入算法對于突發(fā)業(yè)務快速響應的

3、優(yōu)點,提出了兩種接入機制結(jié)合的混合接入算法。本文提出的算法為常規(guī)業(yè)務安排固定時隙以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的高能量有效性,而通過時隙搶奪機制使得突發(fā)業(yè)務可以在發(fā)生緊急情況時搶占常規(guī)業(yè)務的時隙,以保證突發(fā)業(yè)務被快速響應,同時解決了無線體域網(wǎng)對于降低能量消耗和突發(fā)業(yè)務快速響應的要求。我們通過理論分析和軟件仿真對網(wǎng)絡性能進行了分析,驗證了算法的有效性。
　　接著本文對存在環(huán)境干擾的情況進行了研究,提出了基于功率控制的方案來降低環(huán)境干擾對于體域網(wǎng)性能

4、的影響。該方案首先對于信道使用情況進行估計,將信道建模為空閑或忙碌的兩態(tài)模型,使用超指數(shù)分布進行擬合,根據(jù)已有的測量結(jié)果使用EM算法計算分布參數(shù),并使用剩余空閑時長對于信道未來的狀態(tài)進行估計。節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)包時根據(jù)信道的估計選擇發(fā)射功率,當估計信道空閑時以較低功率發(fā)射,否則以較高功率發(fā)射,使接收端的SINR達到解調(diào)的最低要求,保證干擾環(huán)境下數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量。
　　最后本文設計并實現(xiàn)了基于硬件電路和計算機軟件相結(jié)合的混合驗證系統(tǒng),既能