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(guān)聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò),近年來成為了研究的熱點(diǎn)。
　　目前無線體域網(wǎng)主要應(yīng)用在醫(yī)療及保健領(lǐng)域,其應(yīng)用的特殊性對系統(tǒng)性能提出了很高的要求,在設(shè)計(jì)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(diǎn)工作時能量消耗的限制以及傳輸業(yè)務(wù)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(shè)計(jì)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(guān)的接入算法和環(huán)境干擾的解決方案進(jìn)行了深入的研究,將接入算法根據(jù)信道資源分配機(jī)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(jī)制劃分為協(xié)作優(yōu)化和獨(dú)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(jìn)行了分析和討論。
　　然后本文針對無線體域網(wǎng)應(yīng)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(diǎn)和競爭接入算法對于突發(fā)業(yè)務(wù)快速響應(yīng)的

3、優(yōu)點(diǎn),提出了兩種接入機(jī)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(wù)安排固定時隙以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的高能量有效性,而通過時隙搶奪機(jī)制使得突發(fā)業(yè)務(wù)可以在發(fā)生緊急情況時搶占常規(guī)業(yè)務(wù)的時隙,以保證突發(fā)業(yè)務(wù)被快速響應(yīng),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(wù)快速響應(yīng)的要求。我們通過理論分析和軟件仿真對網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了分析,驗(yàn)證了算法的有效性。
　　接著本文對存在環(huán)境干擾的情況進(jìn)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(jìn)行估計(jì),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(jìn)行擬合,根據(jù)已有的測量結(jié)果使用EM算法計(jì)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(jìn)行估計(jì)。節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)包時根據(jù)信道的估計(jì)選擇發(fā)射功率,當(dāng)估計(jì)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(dá)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(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于硬件電路和計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合的混合驗(yàn)證系統(tǒng),既能