无线体域网(WBAN,Wireless Body Area Network)伴随着社会的需求应运而生,成为了无线传感器网络一个重要的研究领域,与每个人的生活息息相关。无线体域网涵盖的技术有无线传感器、可穿戴设备、无线通信和大数据云等先进技术,受到了各个领域广泛的关注,成为了现在不可忽视的研究热点和重点,在健康医疗、军事作战、日常生活等领域拥有广阔的应用前景。无线体域网的发展还有很大空间,通过远程监测人体的各项指标,为人体健康起到了预防和保护作用,但理论研究和实际应用依旧存在很多问题和挑战,因此越来越多的国内外学者投入到了无线体域网的研究中。无线体域网通过分布于人体的各种传感器采集不同信息,运用无线通信技术将信息传输到人体携带的可移动设备,然后进一步进行数据和信息分析,判断被测者的身体健康状态。无线体域网的能量有效性制约着能量和信息传输,各种传感器体积和损耗降低了传输的有效性,人体运动姿态影响了传输时间,因此对无线体域网正常稳定运行提出了更高更精确的要求,建立一个有效简单的传输系统具有重要意义。目前,国内外学者对无线体域网点到点能量信息同向和双向传输、能量和信息传输资源分配、无线体域网传输协议等进行了研究,取得了重要成果。但是,仍缺少对传输效率和能量浪费等方面的研究。因此,对无线体域网的传输效率以及有限能量的研究具有重要意义。在无线体域网中,如何提高能量和信息传输效率是一个重要的技术难点和挑战,其中,能量消耗又是提高传输效率的关键条件。研究传输效率和能量收集技术成为了无线体域网发展过程中不可缺少的研究内容。传统无线体域网能量收集的主要途径是电池,电池具有频繁更换和体积大等缺点,因此从射频信号获取能量是现在一种前卫的能量收集方式,从而能量和信息的同向和双向传输技术被提出。现有的无线体域网AP节点和传感器之间能量信息传输效率较低,传输信道状态不佳以及能量传输时长不确定所造成的能量浪费无法保证系统正常传输。基于以上问题,本文提出了基于无线体域网的多点多天线能量和信息传输模型。主要思路如下:首先,构建无线体域网多天线多点的能量和信息双向传输模型,分析延迟受限和延迟容忍传输模式。其次,基于无线体域网的网络特点,波束成型,可穿戴天线等基础,进行系统平均吞吐量表达式的推导,对提出的精确吞吐量和渐近吞吐量进行分析。最后,对提出的两种延迟传输模式的吞吐量表达式以及高信噪比(SNR,Signal Noise Ratio)情况下吞吐量-最佳能量收集时间表达式进行仿真,对系统的性能进行分析和验证。本文的主要工作如下:一、分析无线体域网的概念、体系结构以及应用场景,构建无线体域网的能量信息双向传输模型,采用多点传输模型,AP配备多天线,多个传感器配备单天线,进行能量和信息传输,为解决无线体域网能耗问题和传输效率提供了新思路。二、基于无线体域网中的延迟受限和延迟容忍两种传输模式,研究了多天线多点WBAN中能量波束成型的平均吞吐量,并进一步推导出了两种延迟传输模式下的精确吞吐量和渐近吞吐量表达式。三、针对高信噪比获得最佳的下行链路(DL,Downlink)能量收集时间,此外,研究了各种参数(例如发射功率、能量收集时间、传感器数量和天线数量)对系统吞吐量的影响。四、对所提出的吞吐量性能和最佳能量收集时间进行理论推导以及仿真验证分析,总结分析了多天线多点无线体域网在延迟受限和延迟容忍传输模式下的能量和信息传输有效性。上述研究中,对所提出的无线体域网能量和信息传输进行了全面理论分析和仿真论证,为解决无线体域网能量受限和传输效率等问题。所提出的传输模式提高了系统平均吞吐量和可靠性,为无线体域网的进一步发展补充了一些基础,具有实际意义。