基于能量收集的WBAN能量协作关键技术研究

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1、分—类—号：TN911.7单位代码：10183研究生学号：2015522017密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于能量收集的WBAN能量协作关键技术研究ResearchonKeyTechnologyofEnergyCooperationinWBANBasedonEnergyHarvesting作者姓名：邵美琪专业：通信与信息系统研究方向：无线体域网指导教师：胡封晔—教授培养单位：通信工程学院2018年6月———————————————————————————基于能量收集的WBAN能量协作关键技术研究————————————————————————

2、———ResearchonKeyTechnologyofEnergyCooperationinWBANBasedonEnergyHarvesting作者姓名：邵美琪专业名称：通信与信息系统指导教师：胡封晔—教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指

3、导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评

4、价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：通信与信息系统论文题目：基于能量收集的WBAN能量协作关键技术研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林大学南岭校区逸夫楼101实验室（130022）作者联系电话：18204314195基于能量收集的WBAN能量协作关键技术研究摘要无线体域网（WBAN，WirelessBodyAreaNetwork）是在无线传感器网络的基础上发展起来的，以人体的生理信息采集传感器为中心的无线网络，它不仅适用于诊疗保健、健康监测和早期预防等领域，还是物联网技术

5、的重要组成部分。现阶段针对无线体域网的研究尚处于发展阶段，传统研究主要集中在无线体域网体系架构的建立以及服务平台的设计与搭建上，然而在无线体域网的能量收集方面鲜有涉及。由于无线体域网应用环境的特殊性，能量的持续性供应问题在无线体域网中面临着巨大的挑战，针对能量收集的关键技术研究对于无线体域网的长远发展是极其必要的，并且具有实际的研究意义和广泛的应用前景。无线体域网的供电设备通常为能量有限的能量源，即容量有限的电池。这种电池可能存在性能瓶颈，随着使用时间的增加而耗尽能量，因此限制了服务的可持续性。在大多数场景中，由于传感器设备可能被植入体内，导致这些电池不易

6、更换。相比之下，能量收集技术可以从一系列无限的能量源中收集能量，并将其转化为电能。因为能量收集不受固定的视距或范围限制，而且能量的获取有多种方式，所以可以被视为一种可行的延长可穿戴设备使用寿命的解决方案。能量收集能够支持系统实时持续地监控体内各种生理参数，形成自身的可持续发展体系。而在能量收集基础上的能量协作能够进一步实现通信性能的优化，达到能量合理高效的利用。本文从解决无线体域网的能效问题入手，在无线体域网中应用能量收集技术，研究了能量收集与信息传输协议和基于能量收集的能量协作收集转发机制，为无线体域网的能量收集与能量协作的深入研究奠定了基础。本文的研究

7、思路如下：首先，设计无线体域网的能量收集与信息传输协议，对能量收集与信息传输过程进行建模。其次，通过同时优化时间占比与传输功率的方法实现无线体域网信息吞吐量的最大化。最后，在无线体域网中设计了基于能量收集的能量协作通信模型，通过优化能量转换效率与能量收集速率实现吞吐量的最大化，验证了能量协作机制具有明显优势。本文主要工作如下：I一、在无线体域网中应用能量收集技术，构建能量收集与信息传输模型，设计无线体域网的能量收集与信息传输协议，针对能量与信息传输中的时间和功率制定相应的分配策略。二、以无线体域网的信息吞吐量为目标优化函数，对能量收集时间占比和传输功率同时

8、进行优化，得出在不同能量转换效率与能量收集速率下的最优时间比与最优