[发明专利]一种人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法及系统，是一种医疗植入设备组成的无线传感器网络的协作传输方案。

背景技术

现有的医疗无线传感器设备的平均采集和传输的数据量较大，加之电池的容量有限，而且医疗植入设备的更换过程复杂、代价昂贵，因此如何提高能量的有效性至关重要。

在无线传感网领域，以协作分集传输技术的应用最为广泛。现有的协作分集传输策略主要分为三类，放大转发(Amplify-and-Forward Methods)、检测转发(Detect-and-Forward Methods)和编码协作(Coded Cooperation)。而编码协作策略是目前协作MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put，多输入多输出)研究的主流分集方法。

协作MIMO策略的研究目的最终要归结于如何提高无线传感器网络系统能效，降低网络能耗，提高网络寿命。现阶段对协作MIMO的研究主要针对协作天线阵的选取、协作编码方式的选择、残余能量节点选择方案、协作节点发送功率自适应、协作节点调制方式选择等各个方面。根据对目前研究成果的调研，协作MIMO传输策略研究中存在的最大不足是：主要成果集中于基础研究和普适性协作方案研究，缺少针对具体应用场景下的协作MIMO传输策略研究。由于实际的应用场景中存在小区间干扰，导致现有的协作MIMO传输系统的能耗仍然较高。

发明内容

本发明实施例提供一种人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法及系统，能够提高医疗植入无线传感器设备网络的能效，延长整个网络的生命周期。为此，本发明提出了如下的技术方案：

一种人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法，包括以下步骤：

根据个体分布密度标准选取单个个体内协作节点或选取个体间协作节点作为本地协作节点；

根据实际设备的数据处理能力和最大数据传输速率确定MQAM调制方式下不同调制级数b和协作节点个数M_t的范围，采用预定方法对调制方式与协作节点个数进行联合优化，确定不同传输距离下的最优化(b，M_t)；

通过中继节点根据所述最优化(b,M_t)完成本地数据接收和远距数据传输。

一种传感器网络协作传输系统，所述系统包括；本地体内传输设备、中级转发站、远距传输站和远端接收设备，所述本地体内传输设备为人体体域网信道，所述中继转发站为体域网与自由空间的混合信道，所述远距传输站为自由空间信道，所述远端接收设备采用多天线接收。

本发明通过引入协作节点传输方案，使整个医疗植入无线传感器网络的能耗大大降低，传感器网络的生命周期得到大幅延长，有效地避免了单个节点能量耗尽带来的整个网络的瘫痪，同时减少了电池的频繁更换带来的病人的手术创伤和医疗费用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法的流程示意图；

图2为本发明提供的医疗植入无线传感器网络的基本架构图；其中，患者个体体内环境为本地信道，中继协作为混合信道，中继节点负责本地数据接收和远距传输医院监护中心为远端接收者；

图3为本发明提供的两种协作节点选取方法示意图；

图4为本发明提供的采用枚举法进行调制级数b和协作节点个数M_t的联合优化方法示意图；

图5为本发明的协作传输方案对无线传感器网络能效性和网络寿命的比较图，三条曲线分别为协作MIMO传输方案、非协作传输方案、传统协作MIMO传输方案的网络寿命；

图6为本发明的传感器网络协作传输系统的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种人体医疗植入信道下的无线传感器网络协作传输方法，包括以下步骤：

步骤1，根据个体分布密度标准选取单个个体内协作节点或选取个体间协作节点作为本地协作节点。