[发明专利]基于动态时隙分配的无线体域网协作通信传输方法

说明书

基于动态时隙分配的无线体域网协作通信传输方法，包括：S1、中心节点基于马尔科夫模型对无线传感器节点与中心节点之间的无线信道进行建模；S2、中心节点基于无线信道的状态调整传感器节点的传输顺序；S3、中心节点根据传感器节点的数据速率要求为传感器节点分配时隙数目；S4、中心节点计算采用直接传输方式时的第一中断概率、采用单中继协作传输方式时的第二中断概率和采用多中继协作传输方式时的第三中断概率；S5、中心节点确定传输方式；S6、传感器节点基于传输顺序、时隙数目和确定传输方式向中心节点发送数据包。本发明提供一种基于动态时隙分配的无线体域网协作通信传输方法，能够在保证数据传输的可靠性的同时很好地均衡网络能量消耗。

技术领域

本发明涉及无线体域网技术领域，具体的说是基于动态时隙分配的无线体域网协作通信传输方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高和无线通信技术的高速发展，在现代医疗健康领域无线体域网(Wireless Body Area Networks，WBAN)具有广阔的应用前景。无线体域网是一种近人体的无线传感器网络，通常由一个作为协调器的中心节点和多个监测人体健康信息的传感器节点组成。这些节点或放置在人体皮肤表面或植入人体内部，感知人体的各种医疗信号和身体运动状态等健康信息，并通过电子设备将采集的数据无线传输到附近的医疗监控中心。在无线体域网中数据信息以人体为中心进行传输，因而将受到人体以及其他无线信道引起的损失和衰落。由人体的运动和衣服的遮蔽所导致的阴影效应，以及身体组织对信号的吸收和人体周围环境所引起的多径效应，严重的降低了通信链路的质量，使得传输可靠性成为无线体域网中首要考虑的问题。

在现存的文献中用于保证数据传输可靠性的方法主要集中在中继传输和功率控制方面。利用中继传输具有空间分集的优点，协作通信被普遍运用于改善无线通信链路的可靠性能。

文献“[6]A.Manirabona,S.Boudjit,L.C.Fourati.Energy aware routingprotocol for inter WBANs cooperative Communication[C].2015 InternationalSymposium on Networks,Computers and Communications(ISNCC).IEEE,2015.”提出了一种用于无线体域网中协作通信的能量感知路由协议，根据能量和连接问题进行中继协作通信以转发数据包。其在协调器的电池电量非常低或者节点在与协作协调器之间的能量消耗平衡的情况下，也能通过中继提供其数据传输。

文献“[7]M.Mahbub,S.M.R.Ali,Z.Iqbal,et al.Performance analysis ofcognitive cooperative communications for WBAN[C].IEEE InternationalConference on TelecommunicationsPhotonics.2016.”和“[8]A.Homayounzadeh,M.Mahdavi.Performance analysis of cooperative cognitive radio networks withimperfect sensing[C].International Conference on Communications.IEEE,2015.”研究了无线体域网中认知协作通信的性能分析，讨论了诸如主节点和次节点之间的距离和网络中使用的辅助节点的数量等因素对网络容量和系统性能的影响。尽管这些研究都表明了协作通信可有效的提高数据的可靠性传输，但是协作通信在利用中继传输的同时也增加了接收功率的消耗，这在一定程度上限制了能量效率。用于改善无线体域网通信链路性能的另一个思路是动态传输时隙分配机制，其通过充分考虑信道的时变特性动态调整节点的传输时隙，具有高能效的特点。