發(fā)布時間：2020-05-27 17:06

【摘要】：隨著無線電子產(chǎn)品爆發(fā)式的增長,通信速率占用和能耗的問題越顯突出。同時信息和能量傳輸?shù)臒o線攜能通信(SWIPT:Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)技術成為新的研究熱點。在當前的SWIPT研究中,主要是確定速率與能量之間的最優(yōu)權衡關系,而如何確保同時提高能量傳輸效率和信號傳輸效率是無線攜能通信技術亟待解決的問題。本文基于時間反演(TR:Time Reversal)技術的基本理論和時空聚焦特性,針對上述問題提出了相應的解決方案,主要的工作成果如下:(1)針對微波輸能過程中傳輸效率低、輻射污染以及無線信息傳輸過程中多徑干擾等問題,本文利用TR技術的時空聚焦特性,提出基于時間反演的無線攜能通信系統(tǒng)來解決。在SWIPT系統(tǒng)的發(fā)射機中引入TR模塊,然后對發(fā)射信號進行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兩方面性能得到提升。并且,TR系統(tǒng)的信息接收機采用單抽頭模式,這將降低SWIPT信息接收機的復雜度。(2)針對SWIPT系統(tǒng)中線性能量收集模型的能量效率不精確問題,本文提出基于二極管電路的序列凸優(yōu)化(SCP:Sequential Convex Programming)算法來獲取最優(yōu)的頻點幅度從而提高能量效率。在TR-SWIPT系統(tǒng)的基礎上,本文對二極管電路模型的能量接收機進行理論分析,確認了發(fā)射頻點幅度與直流輸出電壓的等式關系。本文構建了關于改變頻點幅度來最大化直流輸出電壓的非凸優(yōu)化問題,然后利用序列凸優(yōu)化算法將該非凸問題轉(zhuǎn)凸優(yōu)化問題,并迭代尋找頻點幅度的最優(yōu)值。(3)針對TR系統(tǒng)性能與多徑數(shù)相關的特點,本文提出了基于TR的SWIPT系統(tǒng)性能驗證方案。本文通過在金屬盒子中定點的信道頻域測量法,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構建的系統(tǒng)模塊再聯(lián)合信道信息,動態(tài)改變發(fā)射信號的參數(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】：

單頻信號有效的相位共軛鏡概念擴展到聲學的寬頻信號，提出了時間: Time Reversal Mirror）,本質(zhì)是一組一維或者二維的聲學可逆?zhèn)鞲衅鱗33]。對時間反演技術在聲學領域進行了基礎原理、實驗結果和技術理論三方面在理想情況下，時間反演技術需要利用探測信號獲得的所有信息才能實現(xiàn)焦特性，則這需要三維的時間反演腔（TRC: Time Reversal Cavity）如圖腔指的是：在一個點源引起的電磁場中，取一個包圍這個點源的近球表面起的電磁場，去掉點源，然后時間反演這個表面的記錄信號，最終會在點樣的源，這個表面就是時間反演腔。但三維的時間反演腔需要很多的傳感實，F(xiàn)ink 提出利用惠更斯原理（體積的任何一點上的波場都可以通過場的積周圍的閉合表面上的法向?qū)?shù)來表征）把三維場轉(zhuǎn)化為二維場分析。因操作從 3-D 體積減小到 2-D 表面。并且，結合方向有限的脈沖回波模式形決 TRC 全覆蓋難的問題。因為 TRM 可以對收發(fā)兩端的非均勻物質(zhì)進行補信號更好地攜帶信息，所以 TR 技術開始受到越來越多的關注。

圖 1-2 電磁波領域的時間反演聚焦實驗[37]環(huán)境多徑干擾轉(zhuǎn)為有益分量，所以在電磁波領域WB: Ultra Wideband）。超寬帶系統(tǒng)發(fā)射信號帶為帶寬的倒數(shù)），所以超寬帶系統(tǒng)接收端會出現(xiàn)，，通常需要使用抽頭數(shù)較多且計算量大的 RAKETR 空時聚焦特性來處理 UWB 的多徑擴展問題，接收機的復雜度。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN92

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 姚尚績;鄭飛;;超寬帶Rake接收機結構的研究[J];電子技術應用;2008年08期

相關博士學位論文 前1條

1 李冰;時間反演在高分辨率成像及無線輸能中的應用研究[D];華南理工大學;2016年

本文編號：2683855