【摘要】：無線網(wǎng)絡(luò)的高效傳輸和能量優(yōu)化一直以來是無線通信領(lǐng)域的研究熱點,隨著5G系統(tǒng)的商業(yè)部署和6G系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究開展,進行高效數(shù)據(jù)傳輸是無線通信系統(tǒng)需要解決的問題。此外,隨著低功耗節(jié)點未來海量部署和連接,對節(jié)點持續(xù)供能有了迫切需求。近年來出現(xiàn)的無線信息和能量同時傳輸技術(shù)(又稱無線攜能通信技術(shù))有望解決此問題。論文從無線網(wǎng)絡(luò)移動節(jié)點能量優(yōu)化策略、多輸入多輸出雙向中繼系統(tǒng)、全雙工通信技術(shù)、無線信息和能量同時傳輸技術(shù)等方向出發(fā),以收發(fā)機聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計和能量優(yōu)化策略為對象展開研究,對無線網(wǎng)絡(luò)中的信息和能量高效傳輸關(guān)鍵技術(shù)展開系統(tǒng)深入研究,主要研究成果和創(chuàng)新如下:1.在無線節(jié)點大面積覆蓋的網(wǎng)絡(luò)中,基于時延懲罰因子,提出了兩種無線網(wǎng)絡(luò)中目標(biāo)節(jié)點跟蹤方案,尾隨(Tail Following)方案和超前等待(Waiting Ahead)方案。從能量效率角度來看,Waiting Ahead方案要更優(yōu)于Tail Following方案。所提出方案能夠進一步應(yīng)用到無線移動網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)中。2.針對無線雙向中繼攜能通信傳輸問題展開研究,基于Lattice編碼,研究了無線雙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中信息和能量同時傳輸系統(tǒng),建立了信息和能量同時傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化問題模型,提出了基于Lattice編碼的無線攜能系統(tǒng)最大速率聯(lián)合優(yōu)化算法,在半正定松弛和半定規(guī)劃方法的基礎(chǔ)上,通過分析可達速率,建立了具有多個變量的速率和優(yōu)化問題,并建立仿真平臺,驗證了提出算法的有效性。3.針對多輸入多輸出放大轉(zhuǎn)發(fā)雙向中繼系統(tǒng),基于最小均方誤差準(zhǔn)則,提出了一個關(guān)于該系統(tǒng)的聯(lián)合波束賦形優(yōu)化算法。此外,研究了全雙工雙向中繼信息和能量同時傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化模型,提出了一種低復(fù)雜度對角化迭代算法方案和一種基于總發(fā)射功率最小化的優(yōu)化方案。仿真結(jié)果表明低復(fù)雜度方案收斂得更快,解決了系統(tǒng)復(fù)雜度高的問題。仿真結(jié)果驗證了提出的方案。當(dāng)前,信息和能量同時傳輸技術(shù)已經(jīng)有實驗室環(huán)境中的原型系統(tǒng),設(shè)計實用高效的系統(tǒng)和信道非理想條件下傳輸?shù)葐栴}都有待解決,針對以上問題做進一步的研究是今后研究中的主要方向。
【圖文】：

傳輸速率非常重要，關(guān)鍵的支持技術(shù)主要有異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（ＨｅｔＮｅｔｓ），大規(guī)模多輸入逡逑多輸出（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｉｎｐｕｔ邋Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－Ｏｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）、毫米波（ｍｍＷａｖｅ）技術(shù)和能逡逑量收集網(wǎng)絡(luò)等（如圖１所示）。其中能效問題是關(guān)鍵問題之一。逡逑（部署規(guī)劃Ｉ逡逑土＇邋廠＇＇逡逑Ｗ邋0邋Ｗ逡逑＼與傳輸／逡逑圖１－１邋５Ｇ網(wǎng)絡(luò)能效技木逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｅｎｅｒｇｙ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ邋５Ｇ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ逡逑１逡逑

逡逑無線能量采集網(wǎng)絡(luò)中分為三種主要的傳輸方案，如圖１－２所示。第一種方案逡逑是無線功率傳輸，其中功率傳輸器僅將功率傳輸給能量收集接收器以便給節(jié)點的逡逑電池充電，不進行任何信息交換。第二種方案是在無線功率通信網(wǎng)絡(luò)中，能量收逡逑集接收機在第一時隙的下行鏈路中收集能量給節(jié)點充電，在第二時隙中傳輸其信逡逑息。第三種傳輸方案是信息和功率同時傳輸，在該方案中，發(fā)射機將使用相同波逡逑形的無線能量和信息信號傳輸?shù)蕉鄠�能量采集和信息解碼接收機。由于同時利用逡逑信息和功率會帶來更高的信息能量傳輸效率，第三種方案己經(jīng)引起越來越多研宄逡逑者的興趣。逡逑第一種方案第二種方案邐第三種方案逡逑％邋：一邋ｉ邐燮邋一￣＾逡逑—能！傳輸—信~枺懼義賢跡保材芰渴占槳稿義希疲椋紓澹保插澹牛睿澹潁紓澹瑁幔潁觶澹螅簦椋睿玨澹恚錚洌邋義銜尷吣芰看洌ǎ祝椋潁澹歟澹螅簀澹校錚鰨澹蟈澹裕潁幔睿螅媯澹潁祝校裕┑母拍鈑謔攀蘭桶聳甏懾義希危椋耄錚歟徨澹裕澹螅歟徨逄岢�。通常存哉V〉牡绱鷗杏Γǎ危澹幔潁疲椋澹歟溴澹牛歟澹悖簦潁錚恚幔紓睿澹簦椋沐澹桑睿洌酰悖簦椋錚睿╁義蝦馱凍〉牡绱歐洌ǎ疲幔潁疲椋澹歟溴澹牛歟澹悖簦潁錚恚幔紓睿澹簦椋沐澹遙幔洌椋幔簦椋錚睿┝街植煌氖迪址絞�。但k義洗鷗杏Τ淶綣ぷ髟碇饕峭ü綹旭詈匣虻縟蘺詈俠詞迪侄嘆嗬氳哪芰看洌義先縹拊瓷淦凳侗穡ǎ校幔螅螅椋觶邋澹遙幔洌椋錚疲潁澹瘢酰澹睿悖澹桑洌澹睿簦椋媯椋悖幔簦椋錚，

本文編號：2670701