【摘要】：近年來(lái),物聯(lián)網(wǎng)(Internet-of-Things,IoT)得到了快速發(fā)展,“感知中國(guó)”、智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景也得到了越來(lái)越多的關(guān)注。在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下,通常將會(huì)存在大量傳感器等小微型設(shè)備,而其中的一些設(shè)備(例如部署在廠房中的傳感器)需要長(zhǎng)期以低功耗、低成本的方式工作,對(duì)于便捷供電與低功耗綠色通信等技術(shù)提出了更高的要求。在供電問(wèn)題上,使用線纜對(duì)大量小微型設(shè)備供電時(shí),布線成本和復(fù)雜度都較高,所以更為方便、靈活的無(wú)線供電是更理想的方式。近年來(lái)無(wú)線供電技術(shù)也快速發(fā)展,近距離的電磁感應(yīng)耦合式無(wú)線供電技術(shù)已用于商用產(chǎn)品中,而射頻供電(radio frequency powering,RF powering)則是一種利用射頻電磁波傳輸能量的無(wú)線供電技術(shù),供電距離較遠(yuǎn),適合對(duì)大量設(shè)備供電。并且射頻信號(hào)已經(jīng)存在于各類生產(chǎn)生活環(huán)境中,需電設(shè)備甚至可以從這些信號(hào)中獲取能量,使得射頻供電更具有優(yōu)勢(shì)。而對(duì)于設(shè)備的綠色通信需求,無(wú)線通信同樣是更便捷的解決方式。然而傳統(tǒng)的無(wú)線通信技術(shù)例如蜂窩網(wǎng)、Wi-Fi、藍(lán)牙等,其能量消耗對(duì)于小微型設(shè)備而言較大。而近年來(lái)得到關(guān)注的環(huán)境反向散射通信(ambient backscatter communication,AmBC)則是一種超低功耗的綠色通信技術(shù)。這種技術(shù)通過(guò)反射環(huán)境中已存在的信號(hào)進(jìn)行通信,功耗很低甚至無(wú)功耗,也不需要專用的無(wú)線頻譜資源,部署和維護(hù)成本都較低,非常適合大量通信要求不高的小微型設(shè)備。不過(guò)當(dāng)前對(duì)于環(huán)境反向散射通信的研究較少,缺乏對(duì)大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景的建模和分析。而本文則在蜂窩網(wǎng)背景下,對(duì)大規(guī)模的、結(jié)合射頻供電和認(rèn)知無(wú)線電(cognitive radio)的環(huán)境反向散射通信進(jìn)行分析研究。認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是一種使得設(shè)備可以感知并利用環(huán)境信號(hào),以提高無(wú)線頻譜資源利用率的技術(shù),可以和射頻供電以及環(huán)境反向散射通信緊密地結(jié)合,帶來(lái)更穩(wěn)定、靈活的綠色通信。本文首先使用空間點(diǎn)過(guò)程對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各類設(shè)備,包括基站、蜂窩網(wǎng)用戶和作為次用戶的小微型設(shè)備的空間分布進(jìn)行了建模,詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間劃分、干擾情況等,之后使用隨機(jī)幾何方法對(duì)蜂窩網(wǎng)用戶和次用戶的性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明次用戶具有不錯(cuò)的通信性能,并且對(duì)蜂窩網(wǎng)用戶的干擾十分有限。此外,本文提出了能量存儲(chǔ)再利用模型以進(jìn)一步提高次用戶的能量利用率。之后對(duì)于大量次用戶對(duì)多信道的選擇等資源分配問(wèn)題,本文使用演化博弈進(jìn)行了建模,并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于復(fù)制者動(dòng)態(tài)的迭代選擇算法進(jìn)行分析。本文的研究結(jié)果展現(xiàn)了環(huán)境反向散射通信這一新技術(shù)對(duì)于綠色無(wú)線通信的積極影響,并為實(shí)際應(yīng)用提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN926;TP391.44

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本文編號(hào)：2601782