[發明專利]動態環境下的WBAN間信道分配方法

有效

• 申請號: 202110717460.6
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113472456B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 陳昱欣;郭坤祺;王晨陽;胡效康
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H04B13/00
• 分類號: H04B13/00;H04W4/38;H04W84/18;H04W72/0446;H04W72/541;H04W74/08
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1.動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，在第一層的傳感器節點至sink節點之間的通信過程中，當只有一個無線體域網在環境中存在時，使用TDMA的方式根據各自節點的優先級對信道進行分配，避免傳感器節點在向sink節點通信時相互之間產生干擾，若傳感器節點處于相同的優先級，則由sink節點隨機為其分配時隙，并記錄接收到的來自各個傳感器節點的信號強度；

在第二層的sink節點至服務中心的通信過程中，sink節點采用CSMA/CA方式在2.4Ghz頻段與服務中心進行通信，此條件下，判斷sink節點之間有無干擾：

當兩個sink節點之間的距離大于等于R’+R時，判斷沒有干擾，此時允許兩個sink節點使用同一信道，與兩個sink節點相關的無線體域網的傳輸都將觸發服務中心接收器的載波感知，由服務中心隨機為其分配信道，兩個sink節點可以同時傳輸信息；R表示傳感器最大通信半徑，R’表示距離sink節點的最大距離；

當兩個sink節點之間的距離小于R’+R時，判斷產生干擾，此時，首先計算出服務中心和各sink節點之間的最短信道路徑，在此最短信道路徑下采用CSMA/CA的方式進行信道分配，并采用二進制指數退避算法維持信道穩定。

2.根據權利要求1所述的動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，當有多個無線體域網存在于同一個狹小環境時，首先，由目標無線體域網判斷是否受到干擾，判斷的方法為：當雙方的sink節點彼此之間的距離D小于四倍的傳感器最大通信半徑R且持續時間T大于T_th時，判定無線體域網雙方產生干擾；然后，產生干擾的不同無線體域網的sink節點相互交換其時隙分配表和其傳感器節點的信號強度，實現超幀同步。

3.根據權利要求2所述的動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，還包括判斷同時隙工作的sink節點是否受到干擾，判斷的方法為：計算在相同時隙內通信的信干噪比(SINR)，判斷是否會對對應的sink節點產生干擾，若SINRSINR_th，則產生了干擾，此時雙方sink節點在當前時隙后增加一個時隙，兩個sink節點隨機分配先后順序；否則沒有產生干擾，雙方sink節點可在同一時隙進行通信工作。

4.根據權利要求3所述的動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，所述信干噪比其中σ²表示加性高斯白噪聲，S_i為第i個sink節點的接收功率，I表示外部的干擾。

5.根據權利要求1所述的動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，所述最短信道路徑采用如下迪杰斯特拉方法計算得出：

設G＝(V,E)是一個帶權有向圖，把sink節點集合V分為兩組A和B，將已經分配到信道的sink節點列入集合A，未分配到信道的sink節點列入集合B，按最短路徑長度的遞增次序依次把B中的sink節點加入A中，同時，從B中將其移除，直到遍歷完B中所有的sink節點，在加入的過程中，總保持從服務中心到A中各sink節點的最短路徑長度不大于從服務中心到B中任何sink節點的最短路徑長度；

每個sink節點對應一個距離E，A中sink節點的距離E是指服務中心到此sink節點的最短路徑長度，B中sink節點的距離是指從服務中心經過A中的sink節點為中繼到此sink節點的當前最短路徑長度。

6.根據權利要求1所述的動態環境下的WBAN間信道分配方法，其特征在于，所述二進制指數退避算法具體設計如下：

S1.確定基本退避時間，將端到端的往返時間2t視為基本退避時間；

S2.定義參數k＝min[沖突次數，10]，k與沖突次數有關，沖突次數越多，k的值越大，最大不超過10；

S3.取離散整數集合[0,1,2，……，(2^k-1)]中的一個隨機數r，則等待時延為r倍的基本退避時間，即2rt；

S4.當沖突次數大于10后，則在[0,1,2,……,1023]中隨機選取一個數作為r的取值。