[发明专利]一种无线体域网共存的博弈论功率控制方法

说明书

一种无线体域网共存的博弈论功率控制方法，包括如下步骤：建立网络共存分布模型、建立节点网络连通度函数、建立效用函数及进行迭代计算。在网络连通度和网络共存之间干扰关系的基础上，结合非合作博弈论的基本原理，提出了一种基于网络连通度的博弈论功率控制方法。通过仿真图3表明，在选取合适的常数因子的情况下，传输功率可以在6~8次迭代即达到收敛。本发明是在保证节点的信干燥比满足的情况下，尽量减少传输功率，从而节省节点的能量消耗，延长网络的生命周期。

技术领域

本发明涉及基于博弈论原理的功率控制领域，具体涉及一种无线体域网共存的博弈论功率控制方法。

背景技术

近年来，中国人口老龄化的进程明显加快，随着人口老龄化现象日趋严重,远程医疗服务逐渐受到人们的关注。无线体域网作为远程医疗服务的核心技术，有望在养老和健康监测方面改善传统医疗模式，形成居家养老或社区养老的模式。

无线体域网(WBAN)监测节点一般是靠电池供电，节点的电池容量由于节点的体积要求也非常有限，而且有些是植入到人体内的监测节点，所以更换节点的电池是非常麻烦的，有些甚至是不可能的。并且监测节点所采集的生理信号可能是危及到人的生命的信号，所以监测节点需要尽可能长的工作时间。传感器节点消耗的大部分能量主要在无线通信上，因此无线体域网的功率控制技术已经成为该研究领域的热点。

无线体域网的资源是有限的,不仅可用的频谱有限,无线体域网的采集节点在某一频段上的发射功率也是有限的。为了更好地利用这些有限的资源，无线体域网节点一方面要以合作的方式共享这些资源,另一方面还要以竞争的方式使自己获得最大的效益。但是由于电池技术发展的制约，因此合理控制无线体域网中采集节点的有效传输功率是提高整个网络生命周期的有效途径之一，并且可以使其长期连续地监测人体的健康。

博弈论主要研究多个局中人在存在利益冲突或竞争交互的局势中，理性的局中人怎样选择有利的策略实现各自的效用最大化和策略均衡问题的理论，基本概念中包含行动、局中人、信息、收益、策略、结果和均衡等。其中策略、局中人和收益是最基本的要素，局中人、结果和行动称为博弈规则。博弈论的思想和最优化的思想是不相同的，最优化的思想是强调个人的效用最大化，而博弈论则强调总体的概念，其中个体之间的策略是相互影响的，个体的效用函数不但取决于自己的策略，而且还受其他个体策略的影响，讲究的是总体的一个均衡。

能量是无线体域网中至关重要的资源，然而在多个无线体域网共存的时候，由于附近其他网络的相互交叉干扰，不仅使得信干燥比(SINR)减少导致网络吞吐量的减少，并且由于数据重传而引起了能量的浪费，增加了数据传输的时延，同时也影响了网络的可靠性。假设在一个区域中，有M个无线体域网存在，那么其中一个体域网就可能受周围M-1个无线体域网的干扰。另外网络中的节点在发送数据的时候，周围临近节点对其影响最大，而且周围临近节点的数目是和网络连通度密切相关的，而网络连通度是和网络拓扑控制密切相关的。

网络拓扑控制是无线传感器网络研究中的关键问题之一，拓扑控制主要研究的是在确保网络覆盖度与连通度要求的条件下，通常是以增加节点的生命周期为目标，同时考虑网络时延、通信干扰、网络可靠性、负载均衡等性能，形成一个合理的优化的拓扑结构。拓扑控制在延长整个系统的生存周期、减小相互之间的通信干扰、提高路由协议的效率、通信的可靠性上都具有重要的作用。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种在无线网络共存设计中更好地节省能量，达到减少干扰提高网络吞吐量的目的无线体域网共存的博弈论功率控制方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种无线体域网共存的博弈论功率控制方法，包括如下步骤：

a)建立网络共存分布模型，每个无线体域网络中有一个中心接收点RX和N个发送节点TX组成，中心接收点放置于人体的中心部位，N个发送节点设置于人体不同监测部位，中心接收点RX和N个发送节点TX形成星形网络结构；