基于功率控制的無線體域網(wǎng)間同頻干擾抑制.pdf

1、人類老年化的進(jìn)程促使人們把更多的注意力放在了電子健康領(lǐng)域(Ehealth)，致力于普適醫(yī)療、監(jiān)測(cè)、應(yīng)急報(bào)警等于一體的無線體域網(wǎng)(WirelessBody Area Network，WBAN)應(yīng)運(yùn)而生。無線體域網(wǎng)工作在ISM公用頻段上，除了和常見的藍(lán)牙、Zigbee、WiFi等設(shè)備共享頻段外，更在其大規(guī)模部署的醫(yī)院、社區(qū)、車站等環(huán)境中面臨無線體域網(wǎng)相互之間競(jìng)爭(zhēng)有限的頻譜資源問題。傳統(tǒng)的基于時(shí)分和頻分的資源分配策略方案都無法適用于這樣的無線

2、體域網(wǎng)密集分布環(huán)境，在這些共存策略失效之后，必然存在多個(gè)無線體域網(wǎng)占用相同信道同時(shí)工作，引發(fā)同頻干擾問題，使得無線體域網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)面臨嚴(yán)重出錯(cuò)的危險(xiǎn)，這對(duì)應(yīng)用于人體生理數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、傳輸重要健康數(shù)據(jù)的無線體域網(wǎng)來說是無法容忍的。因此，設(shè)計(jì)出密集場(chǎng)景下的無線體域網(wǎng)間同頻干擾抑制策略對(duì)于普適醫(yī)療的踐行具有重大的意義。
　　本文針對(duì)無線體域網(wǎng)大規(guī)模部署的密集應(yīng)用場(chǎng)景下的同頻干擾問題，提出通過控制發(fā)送功率來控制干擾問題，由于無線體域網(wǎng)間的獨(dú)立

3、性，調(diào)整自己功率的同時(shí)勢(shì)必會(huì)造成對(duì)其他無線體域網(wǎng)的影響，因此我們引入博弈論的方法來解決同頻干擾問題，將各個(gè)無線體域網(wǎng)模擬成博弈參與者，通過調(diào)整策略（發(fā)送功率），使得所有共存的無線體域網(wǎng)達(dá)到納什均衡的穩(wěn)定狀態(tài)。在分析了無線體域網(wǎng)的內(nèi)部多鏈路結(jié)構(gòu)和異構(gòu)性等重要特征之后，提出了基于服務(wù)質(zhì)量(Qualityof Service，QoS)功率控制的靜止場(chǎng)景下的無線體域網(wǎng)間干擾抑制策略;此外，在考慮了真實(shí)場(chǎng)景下的移動(dòng)性帶來的影響之后，我們還提出了移

4、動(dòng)性場(chǎng)景下的無線體域網(wǎng)間同頻干擾抑制策略，下面分別進(jìn)行描述:
　　1.在無線體域網(wǎng)間的相對(duì)位置保持不變的時(shí)候，基于無線體域網(wǎng)內(nèi)部更真實(shí)的多鏈路情景，考慮不同應(yīng)用節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)性QoS需求以及有限的節(jié)點(diǎn)能量，構(gòu)建了基于QoS滿意度的功率控制博弈模型。然后對(duì)該搏弈模型納什均衡解的存在性進(jìn)行了證明，并推導(dǎo)出了保證唯一性納什均衡解的充分條件;為了克服無線體域網(wǎng)間的相互獨(dú)立性帶來的無法獲得其他無線體域網(wǎng)的有效信息問題，進(jìn)而提出了一種納什均衡解的

5、近似求解算法。仿真結(jié)果證明了提出的博弈模型的高效性以及近似納什均衡解求解算法逼近理論解的有效性。
　　2.在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮無線體域網(wǎng)固有的社會(huì)移動(dòng)性帶來的影響。構(gòu)建了移動(dòng)性場(chǎng)景下的功率控制博弈模型，即使移動(dòng)性使得無線體域網(wǎng)信道增益是個(gè)動(dòng)態(tài)變化的值，網(wǎng)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也在實(shí)時(shí)變化，但是本文構(gòu)建的博弈模型被證明仍然存在至少一個(gè)納什均衡解，并且保證唯一性納什均衡的條件也被推導(dǎo)出來。最后設(shè)計(jì)了移動(dòng)性場(chǎng)景下的求解納什均衡解的收斂性算法，實(shí)驗(yàn)