基于博弈論的無線體域網(wǎng)功率控制問題的研究.pdf

1、近年來，隨著嵌入式技術(shù)和MEMS技術(shù)的快速發(fā)展，以人體為主要載體的短距離無線通信網(wǎng)—無線體域網(wǎng)(Wireless Body Area Network，WBAN)，作為無線傳感器網(wǎng)的一個主要分支和物聯(lián)網(wǎng)重要的組成部分，由于其廣泛的實用性和在人類醫(yī)療保健、休閑娛樂、體育運動等日常生活中重要的角色，現(xiàn)已在遠程醫(yī)療行業(yè)成為一種新興的技術(shù)，倍受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和研究。目前，國內(nèi)外對其關(guān)鍵技術(shù)的研究還處于起步階段，要實現(xiàn)大規(guī)模普遍化的應(yīng)用，還有很多

2、的技術(shù)難題有待解決。
　　在無線體域網(wǎng)中，由于傳感節(jié)點是部署在人體體表或植入體內(nèi)，更換節(jié)點電池困難，所以對其節(jié)能提出了更高的要求。功率控制技術(shù)能夠有效地減少通信中的能量消耗，是延長傳感節(jié)點生命周期的有效手段，同時良好的功率控制策略，還可以減少對周圍其他網(wǎng)絡(luò)的同頻干擾。針對無線體域網(wǎng)這一特殊的使用環(huán)境和使用要求，本文對其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功率控制兩方面進行了研究。
　　首先，通過分析IEEE802.15.6通信標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求，本文從

3、超寬帶技術(shù)出發(fā)研究了基于超寬帶技術(shù)的無線體域網(wǎng)體外信道模型和體內(nèi)信道模型的傳輸特性。通過查閱大量的外文文獻中給出的與無線體域網(wǎng)信道特性相關(guān)的測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)基于超寬帶技術(shù)的體外信道模型中無線電的傳輸多為繞射，其衰減指數(shù)在6附近，遠遠大于自由空間的路徑損耗指數(shù)。
　　其次，對無線體域網(wǎng)的兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):單跳星型和兩跳樹形限制型進行了研究，并在NS-2軟件平臺上進行網(wǎng)絡(luò)性能的建模仿真。通過分析結(jié)果得出:單跳星型結(jié)構(gòu)時延小、網(wǎng)絡(luò)吞吐量大

4、，但中斷率高;兩跳樹形限制型相對時延較大、吞吐量較低，但中斷率較小。因此，在實際的使用過程中，根據(jù)使用場景的不同，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的選擇是滿足服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。
　　最后，本文基于博弈論的知識研究了無線體域網(wǎng)的功率控制算法。針對WBANs提出一種基于代價函數(shù)的非合作博弈功率控制算法;針對WBAN提出一種基于中繼合作博弈的功率控制算法，并對兩種算法進行了理論推導(dǎo)和實驗仿真。仿真結(jié)果表明，兩種算法都能夠使得每個網(wǎng)絡(luò)“感知”化的選擇最佳的發(fā)射功率