【摘要】：信息與通信行業(yè)的能耗問題日益嚴(yán)重,降低通信能耗,提高系統(tǒng)的能量效率(Energy Efficiency,EE)將是未來5G發(fā)展的一個(gè)重要方向。分布式天線系統(tǒng)(Distributed Antenna System,DAS)可以有效提高系統(tǒng)速率、擴(kuò)大覆蓋范圍,是實(shí)現(xiàn)“綠色通信”的關(guān)鍵技術(shù)之一。而且,無線攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技術(shù)可以為無線設(shè)備提供能量,延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間,對(duì)節(jié)能環(huán)保有重要意義。為此,本文將這兩種技術(shù)相結(jié)合,研究分布式天線系統(tǒng)基于無線攜能通信技術(shù)的能效優(yōu)化問題,給出多種高能效的資源分配方案,為實(shí)現(xiàn)綠色分布式天線系統(tǒng)提供理論依據(jù)。全文的主要工作如下:1.研究DAS中基于SWIPT的能效優(yōu)化方案。首先構(gòu)建DAS-SWIPT系統(tǒng)模型并給出能效最大化的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)。利用KKT條件和遍歷法,提出一種最優(yōu)資源分配方案�？紤]到遍歷法的高復(fù)雜度,利用天線選擇技術(shù),給出一種低復(fù)雜度的次優(yōu)資源分配算法。通過仿真驗(yàn)證,所提次優(yōu)方案在降低計(jì)算復(fù)雜度的同時(shí),可以獲得與最優(yōu)方案相近的EE性能。2.研究多用戶DAS中基于SWIPT的能效優(yōu)化方案。首先構(gòu)建多用戶DAS-SWIPT系統(tǒng)模型和相應(yīng)的能效優(yōu)化問題。借助于分式規(guī)劃理論和拉格朗日乘子法將原目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)轉(zhuǎn)換成無約束的優(yōu)化問題。利用塊坐標(biāo)下降算法和Dinkelbach方法對(duì)系統(tǒng)的功率分配和功率分割比進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化,并提出了相應(yīng)的資源分配方案。仿真結(jié)果表明所提方案可以獲得與高復(fù)雜度的遍歷法相近的EE性能。3.研究多用戶DAS中基于SWIPT和不完全信道狀態(tài)信息(Imperfect Channel State Information,CSI)的能效優(yōu)化方案。首先構(gòu)建不完全CSI下多用戶DAS-SWIPT系統(tǒng)能量有效的目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)�？紤]到直接優(yōu)化計(jì)算的困難性,利用Jensen不等式給出目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化上界�；诖松辖�,借助于分式規(guī)劃理論等求解方法,提出一種基于大尺度衰落信息的次優(yōu)能效優(yōu)化資源分配方案,仿真驗(yàn)證了所提算法的有效性。
【圖文】：

第二章 關(guān)鍵技術(shù)中所涉及的關(guān)鍵理論技術(shù)，首先介紹 DAS 的特點(diǎn)和優(yōu)紹天線選擇技術(shù)，為后續(xù)內(nèi)容做理論鋪墊。系統(tǒng)(DAS)是未來公共無線接入網(wǎng)絡(luò)的一種新型結(jié)構(gòu)，它被認(rèn)為通信系統(tǒng)多天線技術(shù)的一種。圖 2.1 是一種典型的 D場(chǎng)所下，來自蜂窩塔的信號(hào)無法提供足夠的覆蓋范圍對(duì)的范圍，而在 DAS 中遠(yuǎn)程天線單元(RAU)與基站(B內(nèi)，可以有效改善系統(tǒng)的覆蓋問題，解決覆蓋盲點(diǎn)。單元相連接，所有復(fù)雜信號(hào)的處理都集中在中央處理與放大傳輸，從而降低了系統(tǒng)的能耗，得到能量效率均勻分布，增加了小區(qū)內(nèi)的天線密度，大大縮短了移少了終端的平均發(fā)射功率，并增加了終端電池的續(xù)航

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文信息解碼模式，進(jìn)行信息處理。在基于時(shí)隙切換結(jié)構(gòu)的 SWIPT 系統(tǒng)中，同一時(shí)刻接收端只能選擇工作在其中一種模式下，即選擇只進(jìn)行信息解碼或只進(jìn)行能量收集。（3）功率分割結(jié)構(gòu)。如圖 2.2(c)所示，接收到的射頻信號(hào)被分成兩個(gè)流，一個(gè)流用于能量傳輸，另一個(gè)流用于信息解碼。在基于功率分割結(jié)構(gòu)的 SWIPT 系統(tǒng)中，由于接收端收到的信號(hào)是根據(jù)功率分割比進(jìn)行功率分割的，信號(hào)沒有損失，因此數(shù)據(jù)不容易丟失。與時(shí)隙切換的 SWIPT系統(tǒng)相比，功率分割結(jié)構(gòu)的 SWIPT 無需設(shè)計(jì)反饋及控制電路來更新時(shí)隙切換系數(shù)，只需要通過接收端的功率分割器自行調(diào)整功率分割比即可，，更簡(jiǎn)單且更易于操作。
【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)】：TN828.6

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