基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议

针对无线体域网MAC协议自适应性不高且能效低的问题,提出一种基于IEEE 802.15.6的无线体域网自适应MAC协议（A-MAC）。对IEEE 802.15.6的超帧结构进行改进,竞争接入阶段和非竞争接入阶段的长度根据产生各优先级数据的节点所占的比例进行调整。竞争接入阶段又被划分为三个子阶段,子阶段的长度根据数据优先级情况进行动态调整。所有节点在竞争接入阶段按照信道接入策略竞争接入信道。最后仿真结果表明,在吞吐量、能耗和网络时延方面,使用A-MAC协议的网络性能明显优于使用IEEE 802.15.6 MAC和CA-MAC协议的网络性能。     

无线体域网MAC层IEEE802.15.6协议研究

在无线体域网中,IEEE 802.15.6协议可以满足不同的体域网应用要求。控制无线信道和能量消耗的MAC层协议在保障高服务质量,低功耗和高数据传输率方面有更好的保障。通过与IEEE 802.15.4协议进行实验对比,表明区分业务优先级的IEEE 802.15.6协议在低能耗的前提下,保证了高优先级业务传输的可靠性,具备更低的数据丢包率,适用于各种要求高数据传输率,高服务质量和高安全性的医疗和非医疗应用。     

IEEE802.15.6无线体域网CSMA/CA接入机制建模与性能分析

无线体域网是由附着在人体表的可穿戴传感器或植入人体内的生物传感器组成的无线网络.IEEE 802.15工作组于2012年正式发布了用于无线体域网的IEEE 802.15.6通信标准.该标准面向窄带通信主要采用支持QoS区分服务的时隙CSMA/CA接入机制.为深入理解该机制的内在特性,利用Markov链对饱和状态下的退避过程进行建模,并在此基础上分析了各个优先级的吞吐量、成功收包率和延迟等性能.仿真结果验证了模型分析的准确性.分析和仿真结果表明,该标准为不同优先级提供了区分服务,但在饱和状态下最高优先级会抢占大部分信道资源,造成其他优先级的资源短缺.     

体域网基带验证平台设计与实现

测试验证是SoC设计过程中的重要步骤,针对穿戴式体域网基带SoC在验证中的测试向量复杂、射频可靠性要求高、结果多样化等挑战,设计并实现了体域网基带测试验证平台。在硬件设计上,采用高集成度FPGA(Altera Cyclone Ⅲ)、射频芯片(MAX2837)和混合信号前端芯片(MAX19712),提高了系统的可靠性;在软件上,设计了体域网数据流状态机,对体域网基带自动加载多种速率的数据流,验证其对多种健康信息的服务质量(QoS)。该验证平台已经针对自主开发的IEEE802.15.6基带进行了大量的测试验证工作,主要指标满足体域网基带芯片的验证需求,同时也可以扩展应用到其他近距离无线通信芯片的设计验证应用中。     

基于IEEE 802.11a突发OFDM系统的帧同步与符号定时同步算法研究

本文对基于IEEE802.11a突发OFDM系统的帧同步与符号定时同步算法进行了研究,并对符号定时误差的影响进行了分析。针对目前许多符号定时同步算法存在着算法复杂、门限值随信号能量变化等缺点,提出了一种利用短训练符号特性的符号定时同步算法。分析和仿真结果表明,该算法能够有效地提高系统的误码性能,并且具有门限自适应、算法运算量低的特点,适合于突发OFDM系统的快速符号定时同步。     

面向体域网的节能动态路由算法研究

近年来,随着对健康医疗水平的重视,体域网迅速发展起来。但是由于无线电作为传输介质传输能耗较高,并且穿戴在人体的传感器节点往往较小,这都导致网络生存周期较短。此外,体域网中各节点的相对位置会随着用户不同行为模式及姿态而发生变化。如何针对动态拓扑结构选择路由,保证最大化网络的生存周期,是本文的主要研究内容。本文提出一种基于卡尔曼滤波的动态路由算法,来自适应变化的网络拓扑,并同时达到延长网络生存周期的目的。     

基于体域网的医疗服务中间件系统设计

根据体域网的数据特点,以远程医疗监护为目的,提出医疗服务中间件系统。设计一个透明、高效的消息处理中间件,并将消息中间件与服务器集群技术相结合,为远程医疗监护搭建一个大数据监测和分析处理平台,对促进大数据技术在远程医疗监护中的应用具有重要意义。     

基于模糊逻辑算法的无线医疗体域网MAC协议研究

针对无线医疗体域网的能量受限问题,提出了一种利用模糊逻辑控制理论来减少单个节点射频装置工作频次的MAC协议——FL-MAC。该协议通过模糊逻辑算法过滤掉网络中需要发送的正常生理信息,减少数据流量,保证时隙的引入,确保对突发事件的及时处理。仿真结果表明,该协议相比于ASCEMAC和DQBAN-MAC等模糊逻辑协议,延长了网络节点的生命周期,降低了整个网络的时延。     

基于优先级的无线体域网MAC协议研究

由于体域网节点能量有限,不易更换,因此降低节点能耗,对延长节点和网络生存期十分重要。针对体域网在医疗领域应用的特点,根据数据业务类型和数据量的大小,采用设置优先级的策略,提高节点发包成功率,降低碰撞,以达到减少网络整体时延,降低节点能耗的目的。     

基于改进双跳无线体域网的身份认证方案

在无线体域网（WBAN）的身份认证中,针对原方案通◢信传感器节点可追踪和不具备匿名性的缺点,提出一种改进双跳身份认证方案,并保留了原方案的高效运算特性。引入了二级节点N的保密密钥和核心节点HN的身份验证参数两个独立的保密参数,并让二级节点N的保密密钥独立。并与原方案保密值组成三个保密值,通过三个保密值来确保◣参数的保密性和新鲜性。安全性分析和BAN逻辑表明所提方案具备不可追踪性和匿名性,且计算成本与原方案相近,通信成本更低,存储成本略有上升。所提方案是原方案的有效改进。     

分布式MIMO-OFDM定时同步算法的研究及比较

多输入多输出-正交频分复用（MIMO-OFDM）技术是下一代4G通信的核心技术,具有频谱利用率高,抗干扰能力强,信道容量大等优点. 分布式MIMO-OFDM系统会产生多时延、多频偏,同时对定时和频偏非常敏感,所以对分布式MIMO-OFDM同步算法的研究更加具有实际意义. 文章对目前三种分布式MIMO-OFDM定时同步算法从序列结构,性能做了全面的比较分析与总结,并通过MATLAB仿真进行比较,得出运用CAZAC序列作为子载波数据的反向共轭定时算法性能突出.     

一种数据辅助的OFDM符号定时同步算法

针对正交频分复用系统的同步偏差敏感性,提出了一种新的符号定时同步算法。该算法通过新设计的训练序列结构,得到新的符号定时偏移估计函数表达式。仿真结果表明,该算法有效地克服了Schmidl、Minn和Park算法中的符号定时缺陷,并且在低信噪比下能实现更准确的同步;另外,该算法在同等条件下符号定时偏移估计的均方误差更低。     

符号序列相关性OFDM系统时间偏移估计

针对受到传播时延、多普勒效应等因素影响的正交频分复用（OFDM）无线系统时间偏移问题,提出了一种基于训练符号序列相关性的时间偏移估计算法CBT。该算法通过对训练符号序列的简单构造,利用其相关性通过时间尺度的最大值找到符号的起始点,实现时间偏移估计,进而有效地提高OFDM系统抗时间偏移的能力。详细的仿真实验以及与现有PML算法的性能比较表明,提出的时间偏移估计算法CBT在加性高斯白噪声（AWGN）与瑞利衰落信道下都明显地减小了时间偏移误差。     

基于ZigBee和AODV协议的无线体域网性能仿真

作为无线传感器网络的一个重要分支,无线体域网以其巨大的应用前景,受到学术界和产业界的广泛关注。文章依据采集人体主要生理指标的传感器节点位置,采用ZigBee无线通信协议和AODV路由协议,构建了无线体域网人体模型;并通过无线网络主流仿真软件NS2仿真了基于ZigBee的无线体域网的数据传输时延和丢包率,探究了ZigBee协议对无线体域网的适用性。     

Hash message authentication codes for securing data in wireless body area networks

There are numerous medical applications for the growing use of wireless body area networks (WBANs), including remote patient health monitoring, early illness detection, and computer-assisted rehabilitation. WBAN links many sensor nodes implanted or affixed to the human body to monitor physiological data. WBAN technology has the potential to benefit medical healthcare systems tremendously. However, the gathering and transferring sensitive physiological data in an unprotected environment raises severe security and privacy concerns. The limited resources and broadcast transmission of a WBAN pose grave safety issues in biomedical applications. Keeping sensitive patient data safe during broadcasts is critical in the healthcare business. As a result of the massive memory and processing requirements required by traditional public or private key architectures, tiny sensor nodes cannot use them. WBAN sensor nodes can communicate securely using the KHMAC key-agreement technique proposed in this article. Measurements and confirmations of shared physiological parameters at the transmitter and recipient sensors are key to the proposed protocol KHMAC before communication is established. The proposed KHMAC protocol enables sensors to use their prior session knowledge for secure communication within a predetermined time window. This will shorten the time it takes to establish a shared key, prevent the retransmission of extracted characteristics in the medium and eavesdropping attacks, and preserve the unpredictability of the key. Both the feature extraction and key agreement stages will be shown to have higher precision and lower error rates with KHMAC's proposed key management methodology. The proposed protocol is proven to be more energy and memory efficient than existing key agreement systems.     

一种新的突发OFDM传输系统定时和载波频率捕获联合算法

提出了一种新的正交频分多路(0FDM)传输系统定时和载波频率捕获联合算法．该算法仅需要一个训练符号,既用于定时恢复,也用于载波频率捕获,额外开销量小,因此,提出的算法适合于突发模式的0FDM传输系统．定时和频率捕获算法的实现均在时域进行,而且0FDM帧同步和符号同步能一次完成,简化了同步实现的复杂度．由于使用自相关处理,定时恢复对频率偏差具有较强的鲁棒性．此外,训练符号中参考符号的重复扩展了频率估计范围,频率捕获的范围完全满足突发0FDM传输系统的要求．仿真结果表明,即使在频率选择性衰落信道中,提出的算法也能快速地实现定时和频率捕获。     

Optimal pilots design for frequency offsets and channel estimation in OFDM modulated single frequency networks

Optimal pilot design and placement for both the frequency offsets and channel estimation in Orthogonal Frequency-Division Multiplexing modulated Single Frequency Network are treated.Unlike the conventional frequency-domain filter-based algorithms,the proposed pilot of each transmitter can always be demodulated at the receiver even if the received pilots of multiple transmitters are totally overlapped.Although the channel state information is needed in designing the proposed pilot for carrier frequency offset(CFO)estimation,the performance of the proposed CFO estimation is robust to the channel estimation error.The optimal pilot as well as the Least-Squares(LS)channel estimator is also proposed,and the pilot for channel estimation is always a constant-modulus.A joint frequency offset and channel estimation scheme is also proposed,and the transmitters can adaptively optimize their pilots in the successive transmissions using the estimation results feedback in the former transmission.Simulation results demonstrate the performance of the proposed algorithm in terms of frequency offset and channel estimation accuracies.Since multiple copies of the same information can be received at each receiver,some combining technologies such as equal gain combining(EGC)or maximal ratio combining(MRC)can be applied at the receiver to improve the receiving diversity gain.Numerical results show that in a scenario of two transmitters with a Signal-to-Noise Ratio of 20 dB,the Bit Error Rate(BER)of1.5×10-4(or 1×10-4)can be obtained at the receiver using EGC(or MRC),and this BER performance can be improved to be 4×10-6for EGC(or 2×10-6for MRC)by considering three co-receiver transmitters.     

基于Matlab的OFDM系统仿真与性能分析

正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是第四代移动通信技术的关键技术。文章首先简要介绍了OFDM的基本原理和主要结构,建立了系统仿真模型,对系统的载波同步和信道估计进行了分析。通过训练符号结构和频偏判决函数来完成频偏估计,给出了具体的算法并基于所建模型,给出了系统的星座图和短训练和长训练相关值曲线。仿真结果表明,所建模型能够很好地验证理论分析结果。