體域網(wǎng)環(huán)境下的干擾規(guī)避技術(shù)研究.pdf

1、隨著近些年醫(yī)療互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，無線體域網(wǎng)（WBAN）作為醫(yī)療領(lǐng)域數(shù)據(jù)來源的重要組成部分在其中扮演著非常關(guān)鍵的角色。典型的WBAN系統(tǒng)由一個(gè)中心協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)Hub和多個(gè)依附于體表或者植入體內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。隨著微型電子器件和無線通信技術(shù)的發(fā)展，WBAN除了可以很方便地應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)療外，同時(shí)也可以在工業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘蕵返确矫姘l(fā)揮作用。當(dāng)WBAN出現(xiàn)在與其使用相同或相近頻段的環(huán)境時(shí)，通信性能將會隨著無線信道中的干擾而下降，用戶體驗(yàn)也會因此下

2、降，因此研究WBAN環(huán)境下的干擾規(guī)避技術(shù)具有極好的社會意義。
　　針對WBAN受到外部Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的干擾，本文設(shè)計(jì)了一種考慮節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)流和信道干擾狀況的FTAIM(Fast Traffic Adaptive Interference Mitigation)算法。FTAIM根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙資源利用率分為快速啟動、流量控制和干擾規(guī)避三種狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。算法核心調(diào)節(jié)思想為：當(dāng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙資源利用率高于一定閾值時(shí)，如果其時(shí)隙數(shù)低于設(shè)定數(shù)目，

3、那么FTAIM將進(jìn)入快速啟動狀態(tài)并使用指數(shù)遞增的方式分配下一個(gè)超幀的時(shí)隙資源；否則進(jìn)入流量控制狀態(tài)，流量控制狀態(tài)中Hub使用線性遞增的方式對節(jié)點(diǎn)分配下一超幀的時(shí)隙資源。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙資源利用率低于一定閾值時(shí)，如果其時(shí)隙數(shù)低于設(shè)定數(shù)目，那么FTAIM將使用線性遞減的方式分配下一個(gè)超幀的時(shí)隙資源；否則進(jìn)入干擾規(guī)避狀態(tài)并使用指數(shù)遞減。通過指數(shù)增長和線性增長的結(jié)合，節(jié)點(diǎn)將更快地從初始化狀態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)；而通過指數(shù)遞減和線性遞減的結(jié)合，節(jié)點(diǎn)將更

4、快地從干擾狀態(tài)進(jìn)入到干擾規(guī)避階段，保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和減少了時(shí)隙資源的浪費(fèi)。仿真結(jié)果表明FTAIM能很好地利用Wi-Fi中的空白時(shí)隙從而高效利用信道，有效利用率最高可達(dá)約87.5%.
　　針對多WBAN環(huán)境下系統(tǒng)間產(chǎn)生的干擾，本文設(shè)計(jì)了一種考慮了節(jié)點(diǎn)用戶優(yōu)先級、干擾強(qiáng)度因子和數(shù)據(jù)包緩存隊(duì)列長度的混合接入算法：DIM(Decentralized Interference Mitigation)。DIM中，調(diào)度接入和競爭接入的時(shí)隙數(shù)根

5、據(jù)不同的干擾場景和網(wǎng)絡(luò)性能動態(tài)調(diào)節(jié)。調(diào)度接入階段的時(shí)隙數(shù)在時(shí)隙利用率高于設(shè)定的上界時(shí)增大，低于設(shè)定的下界時(shí)則減少。其中的時(shí)隙分配主要根據(jù)吞吐量效用函數(shù)和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包等待隊(duì)列長度。吞吐量效用函數(shù)表示為包優(yōu)先級、SINR（信號與干擾噪聲比）和干擾強(qiáng)度因子的函數(shù)關(guān)系，其值較大的節(jié)點(diǎn)將優(yōu)先在調(diào)度接入階段被分配時(shí)隙，從而最大化吞吐量。通過SINR和干擾強(qiáng)度因子效用函數(shù)的結(jié)合，受干擾相對較輕的節(jié)點(diǎn)將更可能在調(diào)度接入階段同時(shí)進(jìn)行傳輸，進(jìn)而大大提高了信道