本文選題：能量捕獲　切入點：無線能量傳輸　出處：《中國科學技術(shù)大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大,通信行業(yè)能耗不斷增長。在能源日益緊缺的今天,如何實現(xiàn)節(jié)能降耗已成為通信行業(yè)研究的一個焦點。能量捕獲(EH)技術(shù)不僅部署靈活,而且能夠為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備持續(xù)提供綠色無污染的能量,成為應(yīng)用在綠色通信網(wǎng)絡(luò)中的前沿技術(shù)。同時,作為一種非接觸式電能傳輸技術(shù),無線能量傳輸(WPT)技術(shù)在頻譜利用、節(jié)能方面也起到巨大推動作用。但能量捕獲無線通信網(wǎng)絡(luò)存在能量來源不穩(wěn)定、存儲設(shè)備容量有限等特性,加上無線信道狀態(tài)的隨機性,給網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度和分配帶來諸多挑戰(zhàn)。為了提高能量使用效率和保障數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)質(zhì)量,本論文考慮能量捕獲無線通信網(wǎng)絡(luò)中隨機性因素,利用隨機優(yōu)化理論對網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度和分配問題進行分析、建模和優(yōu)化,具體的工作如下:1.研究了 一個點對點無線能量傳輸系統(tǒng)中能量傳輸調(diào)度問題。接收端沒有固定能源供給,需通過捕獲發(fā)射端傳輸?shù)臒o線能量來維持運作。在信道狀態(tài)信息(CS1)隨機變化和能量傳輸時間有限條件下,發(fā)射端選擇CSI好的時隙來執(zhí)行能量傳輸任務(wù)能夠減少能量消耗,提高能量傳輸效率。該調(diào)度問題被轉(zhuǎn)化為一個馬爾科夫決策過程(MDP)。利用隨機動態(tài)規(guī)劃方法,本論文分別提出不可中斷和可中斷傳輸情況下的計算功率閾值算法。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了無線能量傳輸調(diào)度策略,并通過數(shù)值仿真實驗對所提策略進行了性能驗證。2.研究了能量捕獲無線通信網(wǎng)絡(luò)中可伸縮編碼(SVC)視頻傳輸模型,考慮可用能量受限條件下多用戶SVC視頻層數(shù)分配問題。在SVC視頻傳輸過程中,能量到達是隨機的,同時每個用戶在不同時隙下的CSI也是隨機變化的。在這些隨機因素下,為了保證SVC視頻傳輸?shù)倪B續(xù)性以及視頻層數(shù)分配的公平性,本文將SVC視頻層數(shù)分配問題建模為帶約束的傳輸效用最大化問題,并基于大偏差原理(LDP)提出了基于在線測量的視頻層數(shù)分配策略(OM-VLAS)和基于在線測量的啟發(fā)式視頻層數(shù)分配策略(OM-HVLAS)。最后,基于真實的SVC視頻序列進行了仿真實驗,實驗結(jié)果驗證了所提策略的有效性。3.設(shè)計了微波式無線能量傳輸系統(tǒng)控制協(xié)議:(1)根據(jù)信息和能量交互的不同階段,本文分別定義了發(fā)射端和接收端的不同狀態(tài),并根據(jù)定義的狀態(tài)設(shè)計了信息和能量交互方法,通過無線信息交互便可實現(xiàn)無線輸能連接的建立、發(fā)起和釋放;(2)為了有效控制發(fā)射端傳輸功率,提出了一種基于迭代學習的PID控制方法;(3)提出了一種多接收端調(diào)度方法用以實現(xiàn)接收端的有序管理與調(diào)度。
[Abstract]:With the expansion of communication network scale, the energy consumption of communication industry is increasing. Nowadays, how to realize energy saving and consumption reduction has become a focus of communication industry research. As a non-contact power transmission technology, wireless energy transmission (WPTT) technology is used in the spectrum. Energy conservation also plays an important role. But the energy capture wireless communication network is characterized by unstable energy sources, limited storage capacity, and the randomness of wireless channel state. In order to improve the efficiency of energy use and ensure the quality of service for data transmission, this paper considers the randomness of energy capture wireless communication network. The problem of network resource scheduling and allocation is analyzed, modeled and optimized by using stochastic optimization theory. The specific work is as follows: 1. The problem of energy transmission scheduling in a point-to-point wireless energy transmission system is studied. There is no fixed energy supply at the receiving end. Under the condition of random variation of channel state information (CS1) and limited energy transmission time, the transmitter chooses a good time slot of CSI to perform energy transmission tasks, which can reduce energy consumption. In order to improve the efficiency of energy transmission, the scheduling problem is transformed into a Markov decision process (MDP). By using stochastic dynamic programming method, this paper proposes algorithms for calculating power threshold in the case of uninterruptible and interruptible transmission, respectively. The scheduling strategy of wireless energy transmission is designed, and the performance of the proposed strategy is verified by numerical simulation. 2. The video transmission model of scalable coded SVCin wireless communication network is studied. The problem of multi-user SVC video layer allocation under the condition of limited available energy is considered. In the process of SVC video transmission, the energy arrival is random, and the CSI of each user in different time slots is also randomly changed. In order to ensure the continuity of SVC video transmission and the fairness of video layer allocation, the SVC video layer allocation problem is modeled as the constrained transmission utility maximization problem in this paper. Based on the principle of large deviation, a video layer allocation strategy based on on-line measurement (OM-VLASA) and a heuristic video layer allocation strategy (OM-HVLASA) based on on-line measurement are proposed. Finally, simulation experiments are carried out based on real SVC video sequences. Experimental results verify the effectiveness of the proposed strategy .3.The control protocol of microwave wireless energy transmission system is designed. According to different stages of information and energy interaction, the different states of transmitter and receiver are defined in this paper. The method of information and energy interaction is designed according to the defined state. The wireless power transmission connection can be established, initiated and released by wireless information interaction) in order to control the transmission power of the transmitter effectively, A PID control method based on iterative learning is proposed. A multi-receiver scheduling method is proposed to realize the orderly management and scheduling of the receiver.
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN92

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本文編號：1679292