【摘要】：隨著5G以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來越多的無線設(shè)備接入到通信網(wǎng)絡(luò)中,實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)的新時(shí)代。然而,卻也引發(fā)了新問題。5G網(wǎng)絡(luò)的高密度部署,導(dǎo)致了頻譜資源匱乏以及通信系統(tǒng)能耗急劇上升。而能效以及認(rèn)知無線電的提出可以有效解決以上兩個(gè)問題。此外,由于無線設(shè)備主要由自身電池供能,于是電池容量便決定了無線設(shè)備的工作周期,從而影響了網(wǎng)絡(luò)壽命。因此,為了延長網(wǎng)絡(luò)壽命問題,可采用射頻能量采集技術(shù),通過可再生能源的使用有效解決無線設(shè)備的供電問題。然而,當(dāng)前關(guān)于能量采集技術(shù)的無線能量通信網(wǎng)絡(luò)的研究卻存在“doubly-near-far”問題,使得系統(tǒng)中的用戶存在不公平性,進(jìn)而影響了整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。因此,如何解決這一問題成為優(yōu)化無線能量通信網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵因素。針對低功耗的物聯(lián)網(wǎng)場景,本文就如何降低通信系統(tǒng)能耗、提高頻譜利用率以及延長網(wǎng)絡(luò)壽命問題,從以下兩個(gè)方面分別進(jìn)行了具體研究。針對無線能量通信網(wǎng)絡(luò)中存在的“doubly-near-far”問題,提出了一種基于用戶協(xié)作的中繼傳輸方案�；诖朔桨�,在滿足用戶最小速率要求的條件下,通過聯(lián)合優(yōu)化時(shí)間分配和功率控制實(shí)現(xiàn)用戶能效的最大化。利用分式規(guī)劃原理和變量替換將原非凸優(yōu)化問題變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的凸優(yōu)化問題,并提出一種優(yōu)化迭代算法得到該優(yōu)化問題的次優(yōu)解。通過仿真實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),與用戶非協(xié)作中繼傳輸方案相比,該方案顯著提高了系統(tǒng)用戶的能效和信息傳輸速率。針對無線能量通信網(wǎng)絡(luò)的能效問題,考慮到從單一的射頻信號源采集能量無法有效提高通信系統(tǒng)的能效,提出一種認(rèn)知無線電環(huán)境下的多信號源采集模型,模型除了考慮能量采集問題之外,還考慮頻譜資源稀缺及頻譜利用率低的問題。針對該優(yōu)化問題的特殊結(jié)構(gòu),通過優(yōu)化時(shí)間分配和功率控制,并提出一種優(yōu)化迭代算法以解決系統(tǒng)能效的最大化問題。通過仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果,證明該模型以及算法有效性的同時(shí),也顯著提高了系統(tǒng)能效。
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2768669