基于单点的无线体域网能量和信息双向传输技术研究

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1、分类号：TN911.7单位代码：10183研究生学号：2015524029密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于单点的无线体域网能量和信息双向传输技术研究ResearchonBidirectionalWirelessInformationandPowerTransferBasedonSinglePoint作者姓名：王丽恒类别：工程硕士领域（方向）：电子与通信工程指导教师：胡封晔教授培养单位：通信工程学院2018年6月—————————————————————基于单点的无线体域网能量和信息双向传输技术研究——

2、———————————————————ResearchonBidirectionalWirelessInformationandPowerTransferBasedonSinglePoint作者姓名：王丽恒领域（方向）：电子与通信工程指导教师：胡封晔教授类别：工程硕士答辩日期：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

3、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己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：三日期：川斤年月入日（基于单点的无线体域网能量和信息双向传输技术研究摘要无线体域网（WBAN，WirelessBodyAreaNetwork

4、）作为一个新兴的研究领域，与我们的日常生活紧密相关。无线体域网融合了无线通信、无线传感器、生命科学与人类健康等众多前沿技术，被广泛应用于医疗康复、军事作战、体育竞技以及休闲娱乐等领域。尤其是在医疗保健及疾病预防等方面，更是受到了极大的关注。它可以实时远程监测人体的各种生理参数，是保障人体健康的重要手段，更为各领域的全面发展提供了研究基础。由于人们对健康的日渐重视，无线体域网正在成为人们关注的焦点，也因此吸引了大批的国内外学者致力于无线体域网的研究。无线体域网中的能量问题一直是限制无线体域网发展的重要因素。因此，建立

5、一种高能效的能量传输理论和算法是必然的，引入能量收集技术是解决能效问题的有效途径之一。目前，国内外研究学者对于无线传感器网络中能量收集的途径和方式、信息传输和资源的分配以及无线能量和信息传输共存等方面进行了研究，并取得了突出的成绩。但是，仍缺乏对于无线体域网中基于能量收集通信技术的研究。无线体域网不同于传统的无线传感器网络（WSN，WirelessSensorNetworks），每个传感器节点的能量、计算能力、存储容量以及通信距离都是有限的。因此，对无线体域网中的能量收集技术的研究具有非常重要的理论和实际意义。由于

6、无线体域网的传输信道、传输功率和传输距离的限制，使得能量收集技术在信息传输问题上面临着许多挑战。为了解决无线体域网中的能效问题，本文提出了基于单点到单点的无线体域网能量和信息双向传输算法，为以后无线体域网中的能量收集技术研究奠定了基础。本文的主要研究思路如下：首先，对分布在人体的传感器节点建立了无线能量和信息传输模型，采用能量分流和时间切换传输协议，确保收集能量的同时获得最大的信息传输速率。其次，分别采用中继放大转发和中继解码转发两种方式，对能量和信息传输进行了理论推导和算法研究。最后，通过仿真实验对提出的算法进行

7、了数值验证和对比分析，并且获得系统的最优传输方式。本文主要工作如下：I一、针对传感器节点的分布位置，建立了单点到单点的平面传输模型：源节点到目的节点的传输距离一定，中继节点可以在平面内自由移动。根据中继节点的位置，获得相应的路径损耗和信道增益。二、提出了两种无线能量和信息中继辅助传输方式，对比并分析了两种传输方式的优缺点，并且指出了两种方式的适用情况。本文分别对两种中继传输方式的无线能量和信息传输进行了深入地研究。三、利用能量分流和时间切换传输协议，阐述了能量和信息的双向传输理论。推导出不同传输协议下无线能量和信息

8、传输共存的算法，建立了相关数学模型，对所提出的算法进行优化求解。四、为了实现无线体域网的信息可靠性传输，根据无线体域网中的单点信息传输模型，以最大化信息传输速率为优化目标，仿真证明了无线能量和信息传输算法的可实现性和有效性。上述研究中，对所提出的无线能量和信息传输算法进行了详细的阐述和论证，旨在解决无线体域网中传感器节点能量受限问题。从理论层面解决了无线体域