[發明專利]一種無線體域網共存的博弈論功率控制方法

有效

• 申請號: 201711186231.6
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107969030B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 王英龍;劉瑞霞;舒明雷;楊媛媛;陳長芳;魏諾
• 申請（專利權）人: 山東省計算中心(國家超級計算濟南中心)
• 主分類號: H04W52/04
• 分類號: H04W52/04;H04W52/24;H04W52/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 支文彬

一種無線體域網共存的博弈論功率控制方法，包括如下步驟：建立網絡共存分布模型、建立節點網絡連通度函數、建立效用函數及進行迭代計算。在網絡連通度和網絡共存之間干擾關系的基礎上，結合非合作博弈論的基本原理，提出了一種基于網絡連通度的博弈論功率控制方法。通過仿真圖3表明，在選取合適的常數因子的情況下，傳輸功率可以在6~8次迭代即達到收斂。本發明是在保證節點的信干燥比滿足的情況下，盡量減少傳輸功率，從而節省節點的能量消耗，延長網絡的生命周期。

技術領域

本發明涉及基于博弈論原理的功率控制領域，具體涉及一種無線體域網共存的博弈論功率控制方法。

背景技術

近年來，中國人口老齡化的進程明顯加快，隨著人口老齡化現象日趨嚴重,遠程醫療服務逐漸受到人們的關注。無線體域網作為遠程醫療服務的核心技術，有望在養老和健康監測方面改善傳統醫療模式，形成居家養老或社區養老的模式。

無線體域網(WBAN)監測節點一般是靠電池供電，節點的電池容量由于節點的體積要求也非常有限，而且有些是植入到人體內的監測節點，所以更換節點的電池是非常麻煩的，有些甚至是不可能的。并且監測節點所采集的生理信號可能是危及到人的生命的信號，所以監測節點需要盡可能長的工作時間。傳感器節點消耗的大部分能量主要在無線通信上，因此無線體域網的功率控制技術已經成為該研究領域的熱點。

無線體域網的資源是有限的,不僅可用的頻譜有限,無線體域網的采集節點在某一頻段上的發射功率也是有限的。為了更好地利用這些有限的資源，無線體域網節點一方面要以合作的方式共享這些資源,另一方面還要以競爭的方式使自己獲得最大的效益。但是由于電池技術發展的制約，因此合理控制無線體域網中采集節點的有效傳輸功率是提高整個網絡生命周期的有效途徑之一，并且可以使其長期連續地監測人體的健康。

博弈論主要研究多個局中人在存在利益沖突或競爭交互的局勢中，理性的局中人怎樣選擇有利的策略實現各自的效用最大化和策略均衡問題的理論，基本概念中包含行動、局中人、信息、收益、策略、結果和均衡等。其中策略、局中人和收益是最基本的要素，局中人、結果和行動稱為博弈規則。博弈論的思想和最優化的思想是不相同的，最優化的思想是強調個人的效用最大化，而博弈論則強調總體的概念，其中個體之間的策略是相互影響的，個體的效用函數不但取決于自己的策略，而且還受其他個體策略的影響，講究的是總體的一個均衡。

能量是無線體域網中至關重要的資源，然而在多個無線體域網共存的時候，由于附近其他網絡的相互交叉干擾，不僅使得信干燥比(SINR)減少導致網絡吞吐量的減少，并且由于數據重傳而引起了能量的浪費，增加了數據傳輸的時延，同時也影響了網絡的可靠性。假設在一個區域中，有M個無線體域網存在，那么其中一個體域網就可能受周圍M-1個無線體域網的干擾。另外網絡中的節點在發送數據的時候，周圍臨近節點對其影響最大，而且周圍臨近節點的數目是和網絡連通度密切相關的，而網絡連通度是和網絡拓撲控制密切相關的。

網絡拓撲控制是無線傳感器網絡研究中的關鍵問題之一，拓撲控制主要研究的是在確保網絡覆蓋度與連通度要求的條件下，通常是以增加節點的生命周期為目標，同時考慮網絡時延、通信干擾、網絡可靠性、負載均衡等性能，形成一個合理的優化的拓撲結構。拓撲控制在延長整個系統的生存周期、減小相互之間的通信干擾、提高路由協議的效率、通信的可靠性上都具有重要的作用。

發明內容

本發明為了克服以上技術的不足，提供了一種在無線網絡共存設計中更好地節省能量，達到減少干擾提高網絡吞吐量的目的無線體域網共存的博弈論功率控制方法。

本發明克服其技術問題所采用的技術方案是：

一種無線體域網共存的博弈論功率控制方法，包括如下步驟：

a)建立網絡共存分布模型，每個無線體域網絡中有一個中心接收點RX和N個發送節點TX組成，中心接收點放置于人體的中心部位，N個發送節點設置于人體不同監測部位，中心接收點RX和N個發送節點TX形成星形網絡結構；