【摘要】：隨著無(wú)線電子產(chǎn)品爆發(fā)式的增長(zhǎng),通信速率占用和能耗的問(wèn)題越顯突出。同時(shí)信息和能量傳輸?shù)臒o(wú)線攜能通信(SWIPT:Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)技術(shù)成為新的研究熱點(diǎn)。在當(dāng)前的SWIPT研究中,主要是確定速率與能量之間的最優(yōu)權(quán)衡關(guān)系,而如何確保同時(shí)提高能量傳輸效率和信號(hào)傳輸效率是無(wú)線攜能通信技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。本文基于時(shí)間反演(TR:Time Reversal)技術(shù)的基本理論和時(shí)空聚焦特性,針對(duì)上述問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決方案,主要的工作成果如下:(1)針對(duì)微波輸能過(guò)程中傳輸效率低、輻射污染以及無(wú)線信息傳輸過(guò)程中多徑干擾等問(wèn)題,本文利用TR技術(shù)的時(shí)空聚焦特性,提出基于時(shí)間反演的無(wú)線攜能通信系統(tǒng)來(lái)解決。在SWIPT系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)中引入TR模塊,然后對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行TR處理。理論顯示,SWIPT系統(tǒng)的接收端在信息速率和收集能量?jī)煞矫嫘阅艿玫教嵘�。并�?TR系統(tǒng)的信息接收機(jī)采用單抽頭模式,這將降低SWIPT信息接收機(jī)的復(fù)雜度。(2)針對(duì)SWIPT系統(tǒng)中線性能量收集模型的能量效率不精確問(wèn)題,本文提出基于二極管電路的序列凸優(yōu)化(SCP:Sequential Convex Programming)算法來(lái)獲取最優(yōu)的頻點(diǎn)幅度從而提高能量效率。在TR-SWIPT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本文對(duì)二極管電路模型的能量接收機(jī)進(jìn)行理論分析,確認(rèn)了發(fā)射頻點(diǎn)幅度與直流輸出電壓的等式關(guān)系。本文構(gòu)建了關(guān)于改變頻點(diǎn)幅度來(lái)最大化直流輸出電壓的非凸優(yōu)化問(wèn)題,然后利用序列凸優(yōu)化算法將該非凸問(wèn)題轉(zhuǎn)凸優(yōu)化問(wèn)題,并迭代尋找頻點(diǎn)幅度的最優(yōu)值。(3)針對(duì)TR系統(tǒng)性能與多徑數(shù)相關(guān)的特點(diǎn),本文提出了基于TR的SWIPT系統(tǒng)性能驗(yàn)證方案。本文通過(guò)在金屬盒子中定點(diǎn)的信道頻域測(cè)量法,獲取了特定位置以及可控多徑數(shù)的信道信息。然后,本文利用Matlab構(gòu)建的系統(tǒng)模塊再聯(lián)合信道信息,動(dòng)態(tài)改變發(fā)射信號(hào)的參數(shù),從而便捷地分析基于不同算法的SWIPT系統(tǒng)性能并探究性能的影響因素。
【圖文】：

單頻信號(hào)有效的相位共軛鏡概念擴(kuò)展到聲學(xué)的寬頻信號(hào)，提出了時(shí)間: Time Reversal Mirror）,本質(zhì)是一組一維或者二維的聲學(xué)可逆?zhèn)鞲衅鱗33]。對(duì)時(shí)間反演技術(shù)在聲學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行了基礎(chǔ)原理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和技術(shù)理論三方面在理想情況下，時(shí)間反演技術(shù)需要利用探測(cè)信號(hào)獲得的所有信息才能實(shí)現(xiàn)焦特性，則這需要三維的時(shí)間反演腔（TRC: Time Reversal Cavity）如圖腔指的是：在一個(gè)點(diǎn)源引起的電磁場(chǎng)中，取一個(gè)包圍這個(gè)點(diǎn)源的近球表面起的電磁場(chǎng)，去掉點(diǎn)源，然后時(shí)間反演這個(gè)表面的記錄信號(hào)，最終會(huì)在點(diǎn)樣的源，這個(gè)表面就是時(shí)間反演腔。但三維的時(shí)間反演腔需要很多的傳感實(shí)，F(xiàn)ink 提出利用惠更斯原理（體積的任何一點(diǎn)上的波場(chǎng)都可以通過(guò)場(chǎng)的積周圍的閉合表面上的法向?qū)?shù)來(lái)表征）把三維場(chǎng)轉(zhuǎn)化為二維場(chǎng)分析。因操作從 3-D 體積減小到 2-D 表面。并且，結(jié)合方向有限的脈沖回波模式形決 TRC 全覆蓋難的問(wèn)題。因?yàn)?TRM 可以對(duì)收發(fā)兩端的非均勻物質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)信號(hào)更好地?cái)y帶信息，所以 TR 技術(shù)開(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注。

圖 1-2 電磁波領(lǐng)域的時(shí)間反演聚焦實(shí)驗(yàn)[37]環(huán)境多徑干擾轉(zhuǎn)為有益分量，所以在電磁波領(lǐng)域WB: Ultra Wideband）。超寬帶系統(tǒng)發(fā)射信號(hào)帶為帶寬的倒數(shù)），所以超寬帶系統(tǒng)接收端會(huì)出現(xiàn)，，通常需要使用抽頭數(shù)較多且計(jì)算量大的 RAKETR 空時(shí)聚焦特性來(lái)處理 UWB 的多徑擴(kuò)展問(wèn)題，接收機(jī)的復(fù)雜度。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92

【參考文獻(xiàn)】

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1 姚尚績(jī);鄭飛;;超寬帶Rake接收機(jī)結(jié)構(gòu)的研究[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2008年08期

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1 李冰;時(shí)間反演在高分辨率成像及無(wú)線輸能中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2683855