本文關鍵詞：基于體域網協(xié)作通信的關鍵技術研究

  更多相關文章： 無線體域網 協(xié)作通信 生存期 中繼選擇 調度算法 IEEE802.15.6

【摘要】：近年來隨著智能硬件、人機交互和可穿戴設備等前沿技術的迅速發(fā)展，無線體域網作為物聯(lián)網和上述技術的交叉領域得到了廣泛的關注。無線體域網已經在醫(yī)療監(jiān)護、軍事、休閑娛樂、航空和體育等方面有了諸多應用，蘊含著廣闊的商業(yè)前景和科研價值。但是，無論從理論研究還是技術實現(xiàn)層面都有很多瓶頸，為了推進無線體域網的發(fā)展很多問題亟待解決。針對無線體域網的低功耗、小型化和可移動性等特點，本文從理論研究出發(fā)以優(yōu)化無線體域網的生存期為目標，從能效和可靠性兩方面進行展開研究。 隨著5G移動通信的研究進展，要求在高帶寬信道上可以獲得更高的數(shù)據(jù)速率，MIMO技術再度得到了廣泛的關注。但是，無線體域網的傳感器節(jié)點僅有單天線MIMO技術無法實現(xiàn)，協(xié)作通信技術成為新的解決方法。協(xié)作通信在傳感器節(jié)點只有單一天線的情況下，通過傳感器節(jié)點之間的合作實現(xiàn)空間分集。協(xié)作機制下傳輸可以節(jié)省無線體域網的能量消耗和提高網絡的可靠性。本文基于無線體域網協(xié)作通信的關鍵技術進行展開研究，主要的研究工作如下： 第一，以優(yōu)化無線體域網生存期和提高網絡可靠性為目標，構建了無線體域網協(xié)作機制下網絡模型和信道統(tǒng)計模型。研究了適合協(xié)作機制下無線體域網的最佳傳輸策略和信號合并方法。 第二，以最大化無線體域網的生存期為目標，研究了現(xiàn)有的能效指標函數(shù)，包括最大剩余能量模式、最優(yōu)信道模式、最大最小模式和DPLM模式。在均衡可靠性的前提下，研究了直接傳輸和協(xié)作傳輸模式下基于誤碼率限制的功率控制機制。 第三，提出了以能效指標函數(shù)為衡量標準的能效中繼選擇算法，，通過仿真實驗分別對400MHZ、2.4GHz和超寬帶三種不同頻段進行了仿真，仿真實驗證明了在大多數(shù)應用場景中，DPLM模式的中繼選擇算法具有最優(yōu)的網絡生存期性能。 第四，進行了協(xié)作機制下分布式傳輸調度算法的設計，主要針對無線體域網的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和MAC層進行分布式設計。在物理層，提出在誤碼率限制下，基于M-PSK調制的最優(yōu)功率分配策略；在數(shù)據(jù)鏈路層，提出分布式DPLM傳輸協(xié)議，協(xié)議考慮了信道狀態(tài)信息和剩余能量信息；在媒體接入控制層，運用了基于IEEE802.15.6標準改進的兩跳媒體接入控制協(xié)議。最后通過仿真實驗證明了提出的分布式傳輸調度算法在保證體域網可靠性的前提下，最大化了無線體域網的生存期性能。 本文的主要工作為解決無線體域網的能效和可靠性問題提供了新的方法；提出的分布式傳輸調度算法進一步優(yōu)化了無線體域網的生存期性能，對無線體域網的后續(xù)研究具有一定的借鑒價值。
【關鍵詞】：無線體域網 協(xié)作通信 生存期 中繼選擇 調度算法 IEEE802.15.6
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 縮略詞11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 課題國內外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 國內外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 協(xié)作機制下傳感器網絡的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 目前存在的主要問題18-19
• 1.3 本文的主要研究內容19-20
• 1.4 本文的組織結構安排20-21
• 第2章 無線體域網的相關技術21-33
• 2.1 無線體域網的定義和系統(tǒng)組成21-23
• 2.1.1 無線體域網的定義21-22
• 2.1.2 無線體域網的系統(tǒng)架構22-23
• 2.2 無線體域網的拓撲結構23-24
• 2.2.1 單跳星型拓撲結構23
• 2.2.2 IEEE802.15.6 兩跳拓撲結構23-24
• 2.3 無線體域網的信道模型24-29
• 2.3.1 無線體域網的傳輸路徑25-26
• 2.3.2 無線體域網的路徑損耗模型26-27
• 2.3.3 無線體域網的信道統(tǒng)計模型27-29
• 2.4 無線體域網和無線傳感器網絡的區(qū)別29
• 2.5 無線體域網性能評價的關鍵指標29-32
• 2.5.1 無線體域網的網絡生存期30-31
• 2.5.2 無線體域網的可靠性31-32
• 2.6 本章小結32-33
• 第3章 協(xié)作通信相關技術33-43
• 3.1 協(xié)作通信的概念及模型介紹33-36
• 3.1.1 協(xié)作通信的概念及特點33-34
• 3.1.2 三節(jié)點兩跳中繼網絡系統(tǒng)模型34-36
• 3.2 協(xié)作通信的傳輸策略36-39
• 3.2.1 放大轉發(fā)傳輸策略36
• 3.2.2 解碼轉發(fā)傳輸策略36-38
• 3.2.3 編碼協(xié)作傳輸策略38-39
• 3.3 協(xié)作通信的合并方法39-41
• 3.3.1 最佳選擇合并方法39
• 3.3.2 等增益合并方法39-40
• 3.3.3 最大比合并方法40-41
• 3.4 協(xié)作通信中關鍵技術41
• 3.5 本章小節(jié)41-43
• 第4章 體域網中協(xié)作機制下中繼選擇算法研究43-59
• 4.1 IEEE802.15.6 標準下兩跳協(xié)議的研究43-49
• 4.1.1 兩跳 MAC 協(xié)議幀傳輸調度過程43-47
• 4.1.2 T-Polls 幀在兩跳 MAC 協(xié)議的應用47
• 4.1.3 兩跳 MAC 協(xié)議的調度分配過程47-49
• 4.2 基于無線體域網的能效中繼選擇算法研究49-51
• 4.2.1 能效指標函數(shù)的定義49
• 4.2.2 能效指標函數(shù)的設計49-51
• 4.3 中繼選擇算法設計和仿真實驗分析51-58
• 4.3.1 中繼選擇算法設計51-52
• 4.3.2 仿真實驗分析52-58
• 4.4 本章小節(jié)58-59
• 第5章 體域網中協(xié)作分布式傳輸調度算法設計59-75
• 5.1 無線體域網的網絡模型和拓撲結構59-60
• 5.1.1 無線體域網的網絡模型構建59-60
• 5.1.2 無線體域網的拓撲結構選取60
• 5.2 無線體域網的傳輸過程60-63
• 5.2.1 直接傳輸過程60-61
• 5.2.2 協(xié)作傳輸過程61-62
• 5.2.3 信道傳輸損耗模型62-63
• 5.3 無線體域網的功率控制63-65
• 5.3.1 基于 BER 限制下的直傳功率控制63-64
• 5.3.2 基于 BER 限制下的協(xié)作功率分配64-65
• 5.4 無線體域網的協(xié)作分布式調度算法設計65-68
• 5.4.1 機會載波監(jiān)聽函數(shù)的設計65-66
• 5.4.2 IEEE 802.15.6 兩跳 MAC 協(xié)議改進方案66-68
• 5.4.3 無線體域網的協(xié)作分布式調度算法設計68
• 5.5 仿真實驗和結果分析68-74
• 5.5.1 不同傳輸模式下調度算法的結果分析69-71
• 5.5.2 不同調制方式下調度算法的結果分析71-73
• 5.5.3 不同功率分配算法的結果分析73-74
• 5.6 本章小節(jié)74-75
• 第6章 論文總結與展望75-77
• 6.1 論文總結75
• 6.2 研究展望75-77
• 參考文獻77-85
• 導師及作者簡介85-87
• 致謝87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：579961