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1、分類號(hào)：TN911.7單位代碼：10183研究生學(xué)號(hào)：2015524029密級(jí)：公開吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）基于單點(diǎn)的無(wú)線體域網(wǎng)能量和信息雙向傳輸技術(shù)研究ResearchonBidirectionalWirelessInformationandPowerTransferBasedonSinglePoint作者姓名：王麗恒類別：工程碩士領(lǐng)域（方向）：電子與通信工程指導(dǎo)教師：胡封曄教授培養(yǎng)單位：通信工程學(xué)院2018年6月—————————————————————基于單點(diǎn)的無(wú)線體域網(wǎng)能量和信息雙向傳輸技術(shù)研究——
2、———————————————————ResearchonBidirectionalWirelessInformationandPowerTransferBasedonSinglePoint作者姓名：王麗恒領(lǐng)域（方向）：電子與通信工程指導(dǎo)教師：胡封曄教授類別：工程碩士答辯日期：年月日未經(jīng)本論文作者的書面授權(quán)，依法收存和保管本論文書面版本、電子版本的任何單位和個(gè)人，均不得對(duì)本論文的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)行、出租、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承
3、擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：三日期：川斤年月入日（基于單點(diǎn)的無(wú)線體域網(wǎng)能量和信息雙向傳輸技術(shù)研究摘要無(wú)線體域網(wǎng)（WBAN，WirelessBodyAreaNetwork
4、）作為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，與我們的日常生活緊密相關(guān)。無(wú)線體域網(wǎng)融合了無(wú)線通信、無(wú)線傳感器、生命科學(xué)與人類健康等眾多前沿技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)、軍事作戰(zhàn)、體育競(jìng)技以及休閑娛樂(lè)等領(lǐng)域。尤其是在醫(yī)療保健及疾病預(yù)防等方面，更是受到了極大的關(guān)注。它可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)人體的各種生理參數(shù)，是保障人體健康的重要手段，更為各領(lǐng)域的全面發(fā)展提供了研究基礎(chǔ)。由于人們對(duì)健康的日漸重視，無(wú)線體域網(wǎng)正在成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，也因此吸引了大批的國(guó)內(nèi)外學(xué)者致力于無(wú)線體域網(wǎng)的研究。無(wú)線體域網(wǎng)中的能量問(wèn)題一直是限制無(wú)線體域網(wǎng)發(fā)展的重要因素。因此，建立
5、一種高能效的能量傳輸理論和算法是必然的，引入能量收集技術(shù)是解決能效問(wèn)題的有效途徑之一。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能量收集的途徑和方式、信息傳輸和資源的分配以及無(wú)線能量和信息傳輸共存等方面進(jìn)行了研究，并取得了突出的成績(jī)。但是，仍缺乏對(duì)于無(wú)線體域網(wǎng)中基于能量收集通信技術(shù)的研究。無(wú)線體域網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，WirelessSensorNetworks），每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量以及通信距離都是有限的。因此，對(duì)無(wú)線體域網(wǎng)中的能量收集技術(shù)的研究具有非常重要的理論和實(shí)際意義。由于
6、無(wú)線體域網(wǎng)的傳輸信道、傳輸功率和傳輸距離的限制，使得能量收集技術(shù)在信息傳輸問(wèn)題上面臨著許多挑戰(zhàn)。為了解決無(wú)線體域網(wǎng)中的能效問(wèn)題，本文提出了基于單點(diǎn)到單點(diǎn)的無(wú)線體域網(wǎng)能量和信息雙向傳輸算法，為以后無(wú)線體域網(wǎng)中的能量收集技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。本文的主要研究思路如下：首先，對(duì)分布在人體的傳感器節(jié)點(diǎn)建立了無(wú)線能量和信息傳輸模型，采用能量分流和時(shí)間切換傳輸協(xié)議，確保收集能量的同時(shí)獲得最大的信息傳輸速率。其次，分別采用中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)和中繼解碼轉(zhuǎn)發(fā)兩種方式，對(duì)能量和信息傳輸進(jìn)行了理論推導(dǎo)和算法研究。最后，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)提出的算法進(jìn)行
7、了數(shù)值驗(yàn)證和對(duì)比分析，并且獲得系統(tǒng)的最優(yōu)傳輸方式。本文主要工作如下：I一、針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的分布位置，建立了單點(diǎn)到單點(diǎn)的平面?zhèn)鬏斈Ｐ停涸垂?jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸距離一定，中繼節(jié)點(diǎn)可以在平面內(nèi)自由移動(dòng)。根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)的位置，獲得相應(yīng)的路徑損耗和信道增益。二、提出了兩種無(wú)線能量和信息中繼輔助傳輸方式，對(duì)比并分析了兩種傳輸方式的優(yōu)缺點(diǎn)，并且指出了兩種方式的適用情況。本文分別對(duì)兩種中繼傳輸方式的無(wú)線能量和信息傳輸進(jìn)行了深入地研究。三、利用能量分流和時(shí)間切換傳輸協(xié)議，闡述了能量和信息的雙向傳輸理論。推導(dǎo)出不同傳輸協(xié)議下無(wú)線能量和信息
8、傳輸共存的算法，建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型，對(duì)所提出的算法進(jìn)行優(yōu)化求解。四、為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線體域網(wǎng)的信息可靠性傳輸，根據(jù)無(wú)線體域網(wǎng)中的單點(diǎn)信息傳輸模型，以最大化信息傳輸速率為優(yōu)化目標(biāo)，仿真證明了無(wú)線能量和信息傳輸算法的可實(shí)現(xiàn)性和有效性。上述研究中，對(duì)所提出的無(wú)線能量和信息傳輸算法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和論證，旨在解決無(wú)線體域網(wǎng)中傳感器節(jié)點(diǎn)能量受限問(wèn)題。從理論層面解決了無(wú)線體域
