基于无线能量传输的通信系统性能分析与传输技术研究

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liaoquanya
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着移动通信技术的不断演进,特别是物联网的快速发展,传感器等低功耗低成本节点数量呈指数式增长,预计到2020年,全球物联网接入设备将达到500亿台。当前,物联网节点大多采用电池供电,网络寿命取决于电池容量,需要定期更换电池,这对于大规模物联网的维护提出了严峻挑战,寻求新型的供电方式解决海量节点的供电问题已成为未来物联网发展的关键所在。鉴于此,研究人员提出了利用电磁波辐射的无线能量传输技术。由于无线能量传输技术的便捷性、射频信号的可控性和多播特性以及布置的灵活性,为解决物联网中海量通信节点的供电问题提供了一种潜在的有效手段。因此,如何将无线能量传输与无线通信系统有效融合起来,构建一个高效的无线能量和信息传输一体化系统,正成为当前无线通信领域的研究热点。由于电磁波信号的空间传播特性,无线能量和信息传输系统面临传输距离短和传输效率低的瓶颈问题。针对上述问题,本论文提出了利用多天线和中继技术的新思路,克服路径损耗,提升能量和信息传输效率,推动无线能量和信息传输系统的发展。本论文的具体贡献包括:1.研究了非理想条件下多天线中继辅助的无线携能通信的中断概率和遍历容量。具体地,针对中继具有瞬时信道状态信息和统计信道状态信息两种场景,分别推导获得了系统中断概率和遍历容量的闭式表达,由此揭示了系统关键参数如天线数,空间相关性等影响系统性能的机理。研究结果表明,瞬时信道状态信息条件下,系统的分集增益取决于中继天线数,同时,相关性对于容量的影响与信噪比有关。在统计信道状态信息条件下,系统的分集增益与天线数目无关,而天线相关性总是有助于提升系统性能。2.研究了多天线协作的三节点无线携能通信系统的性能和优化设计。具体地,基于系统平均吞吐量最大原则,研究了混合式接入点的最佳能量波束向量以及时间分配参数设计,并创新性地通过新型的线性组合波束形式得到了闭式表示的最优能量波束向量,同时基于系统平均吞吐量的上界得到了低复杂度的次优设计方案。研究结果表明,所提出的低复杂度次优设计方案的性能和高复杂度最优设计方案的性能基本相同,也证明了在混合式接入点上部署多天线阵列可以显着提高系统性能。3.研究了基于无线能量传输的双向中继通信系统的性能和优化设计。具体地,针对基于用户公平与基于系统和速率最大两种传输策略,通过对能量站的能量波束和系统时间分配参数的优化,都分别得到了性能最佳的全局最优设计方案与低复杂度的次优设计方案。研究结果表明,对于两种不同的传输策略,所提出的次优设计方案均能在保证低复杂度的前提下达到近似于最优设计方案的性能,同时,通过对系统节点位置的研究,证明了网络的拓扑结构对系统的性能也具有显着影响。4.提出了 一种新型的基于混合式双向中继的无线携能通信模型。具体地,为了保证系统用户的公平性,提出了三种不同复杂度和性能的系统优化算法,包括高复杂度的全局最优算法,中等复杂度的逐次优化算法以及低复杂度的次优算法,同时,针对低复杂度的次优算法,推导并获得了系统中断概率和遍历容量的闭式表达,揭示了系统关键参数对系统性能的影响。研究结果表明,所提出的中等和低复杂度的算法在整个发射信噪比区间内都具有极好的性能,并且,系统的分集增益仅为天线数目的三分之一,表明了无线能量传输过程会降低系统的分集增益。
其他文献
纤维悬浮流是由基体流场和纤维粒子组成的流动,属于典型的流固两相流。随着现代工业中纤维增强工艺的发展,纤维悬浮流的研究价值正日渐凸现。收缩流场是工业中常见的一类内部
随着全球经济的发展,能源短缺和环境污染日益凸显,成为了影响人类可持续发展的重大问题。可见光催化作为一种绿色洁净的科学技术,用来替代传统高能耗处理方法,可用于降解废水中的有机污染物,逐渐成为研究的热点。文献报道的很多催化剂只在紫外光区显示光化学活性,在太阳光谱中紫外光占比不到5%,而可见光占到43%,因此,有效利用太阳光,开发在可见光下具有较高活性的光催化材料具有十分重要的意义。一维微纳米材料因其兼
针对两相交错式能量路由器在启动时出现的电流浪涌及电压过冲现象,提出自适应脉宽调整启动方案,使能量路由器在启动瞬间输出电压和电流的过冲得以有效抑制,并进行仿真及试验
对数字图书馆著作权评估的重要性进行分析,对传统著作权评估方法进行比较,选用基于收益法基础上产生的收益提成率法来评估数字图书馆著作权的价值。结合AHP方法确定带来超额
自甘堕落的沉沦──上海女性犯罪系列报道之三黄国祥,赵荣根人非圣贤,孰能无过?有过则改,同样不失英雄本色,即使是杀人不眨眼的魔鬼,只要放下屠刀,也能立地成佛。然而,对于价值取向已
幸福是现实生活中每个人都向往和追求的,追求幸福是人的目的和权利,随着时代的发展,人们的物质生活水平有了很大的提高,随之而来的是生存的压力,人们不知道生活的意义,找不到
在蓬勃发展的Web2.0时代下,用户作为互联网的核心,每天都产生了海量的文本数据,而短文本数据在其中更是占有相当高的比例。短文本数据包括了即时通讯工具的聊天记录、网络购
利用半导体光催化的光催化技术(例如,利用太阳光光催化分解水产氢和产氧、光催化选择性有机物合成、光催化去除污染物等)被认为是解决能源短缺与环境污染问题最有前途的途径
介绍了酸溶法、层叠法和复丝法制造光纤传像束的优缺点。结合层叠法与复丝法的优点,采用玻璃管结构,同时填充EMA纤维,制成了高分辨率大信息量的光纤传像束。通过试验已经制造
<正>1.案例资料赖某某因为借贷纠纷,被人用尖刀刺伤肺部。当日临床病历记载:体格检查:神志清楚,自动体位,唇无发绀,未见颈静脉怒张及颈动脉搏动,气管居中;血压109/54mmHg (降
会议