基于博弈论的无线体域网功率控制问题的研究

【摘要】近年来,随着嵌入式技术和MEMS技术的快速发展,以人体为主要载体的短距离无线通信网一无线体域网(WirelessBodyAreaNetwork,WBAN),作为无线传感器网的一个主要分支和物联网重要的组成部分,由于其广泛的实用性和在人类医疗保健、休闲娱乐、体育运动等日常生活中重要的角色,现已在远程医疗行业成为一种新兴的技术,倍受国内外学者的关注和研究。目前,国内外对其关键技术的研究还处于起步阶段,要实现大规模普遍化的应用,还有很多的技术难题有待解决。在无线体域网中,由于传感节点是部署在人体体表或植入体内,更换节点电池困难,所以对其节能提出了更高的要求。功率控制技术能够有效地减少通信中的能量消耗,是延长传感节点生命周期的有效手段,同时良好的功率控制策略,还可以减少对周围其他网络的同频干扰。针对无线体域网这一特殊的使用环境和使用要求,本文对其网络结构和功率控制两方面进行了研究。首先,通过分析IEEE802.15.6通信标准的规定和要求,本文从超宽带技术出发研究了基于超宽带技术的无线体域网体外信道模型和体内信道模型的传输特性。通过查阅大量的外文文献中给出的与无线体域网信道特性相关的测试数据,发现基于超宽带技术的体外信道模型中无线电的传输多为绕射,其衰减指数在6附近,远远大于自由空间的路径损耗指数。其次,对无线体域网的两种网络拓扑结构：单跳星型和两跳树形限制型进行了研究,并在NS-2软件平台上进行网络性能的建模仿真。通过分析结果得出：单跳星型结构时延小、网络吞吐量大,但中断率高；两跳树形限制型相对时延较大、吞吐量较低,但中断率较小。因此,在实际的使用过程中,根据使用场景的不同,网络结构的选择是满足服务质量的关键。最后,本文基于博弈论的知识研究了无线体域网的功率控制算法。针对WBANs提出一种基于代价函数的非合作博弈功率控制算法；针对WBAN提出一种基于中继合作博弈的功率控制算法,并对两种算法进行了理论推导和实验仿真。仿真结果表明,两种算法都能够使得每个网络“感知”化的选择最佳的发射功率以得到最大化的收益,有效的降低了网间干扰和能量的浪费。
【作者】朱金艳；
【导师】车进；莫宏波；
【作者基本信息】宁夏大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】无线体域网；信道模型；网络拓扑结构；博弈模型；功率控制；

【参考文献】
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