无线体域网信道的影响因素分析.doc

无线体域网信道的影响因素分析

无线体域网相对于传统网络呈现出许多特殊性,首先,体域网一般是携带在人身体上的,整个网络系统就不可避免的一直处于运动状态下,也很有可能进行频繁的场景切换,类似于移动通信信道,所以传统的室内或室外信道模型就不适用于体域网。再者,与移动通信信道不同的是,体域网由于其实时性,一直处于激活状态,又基本靠电池供电,所以其要求的能量就要非常低,同时又要求较高的医疗数据精度,这就要求对无线体域网的信道进行建模,以满足用受限的能量消耗克服时变的信道状况收发精度较高的数据。本周我查阅了几篇论文分析了一下无线体域网信道的影响因素,便于进行信道建模。
环境对信道的影响
由于体外的传输过程中信号需要向自由空间发射,因此周围环境对信号传输的影响有很大的影响,主要体现在复杂周围环境造成的多径反射。在这些多径反射中还可细分为地面反射和周围物体散射。做此分类的原因是因为地面反射无论在室内或者室外都是存在的,而周围物体散射在室外环境下和室内环境下的差别会很大。
在某些环境下,人体效应对信号传输的影响会大于周围环境的影响,但是由于WBAN采用体外传输的方式就使得周围即时环境的突然变换所产生的影响不容忽视。在实际应用中,装置携带者可能需要频繁地出入室内和室外,不同的周围环境会产生不同的多径影响。除了多径效应外,实际应用场景中复杂恶劣的外界信道环境也会对信号的体外传输带来严重的影响。
大多数环境实验研究的都是环境引入的多径分量对系统的影响,主要针对的是接收信号功率或者路径损耗的影响。综合来说,多径分量比重的增加会导致接收机接收信号的平均差和标准差的增大,加剧接收功率的波动。在收发天线间距较小的情况下,主衍射波在传输中占主导地位,由于衍射波绕身体传播的延迟相比与向自由空间散射再反射回来的反射波要小,所以由多重反射波所引起的多径效应会导致系统总的延迟扩展增加。当收发天线位于身体躯干两侧时,多径反射能量相对主衍射波能量大大增强,而且天线之间距离越远,多径效应和延迟拓展越严重。地面反射波和周围物体散射波都是在当收发天线距离很大,主衍射波能量急剧衰减的情况下占主要地位。这点在实际应用中也很重要。典型的应用就是当手臂移动阻挡了接收机与发射机之间的直接视距路径,或者造成主衍射波的能量衰减时,接收机可以通过接收地面反射和周围物体散射的信号来提高接收性能。
由于无线信号的发射机和接收机都安装在人体躯干上,所以人体的阴影效应对 WBAN体外信道有很大的影响,人体阴影效应理论上与直接传输的信号强度有关,而这取决于信号的发射功率以及直接穿透人体时的衰减情况。但是人体阴影效应所造成的衰减与环境也着很大的关系,,而在其余条件不变,环境转移到房间中时,。最显著的区别在于走廊中的多径分量远大于办公室中。这说明人体阴影效应受到即时环境的影响也非常明显。这一现象也表明,在某些环境下,多径效应可以在一定程度上减小人体阴影效应的影响,通过周围环境物体的反射来弥补发射机和接收机之间直接穿透人体传播的信号的功率衰减。
人体效应对信道的影响
体外电磁传输与体内传输不同,由于体内传输使用人体作为传输媒介,因而人体的组织结构对信道有着举足轻重的影响。WBAN仿真实验一般将人体组织用皮肤,骨骼,