隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來,為了實(shí)現(xiàn)各種智慧應(yīng)用,如智慧工業(yè)、智慧交通等,大量低功耗通信設(shè)備被廣泛部署和應(yīng)用。通常,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都采用由嵌入式電池供電,來支撐完成對環(huán)境感知,對數(shù)據(jù)處理和通信等操作。因此,這些設(shè)備的使用壽命受制于電池的容量。射頻信號具有可控性、靈活性和可靠性,可用于對低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程充電,從而緩解物聯(lián)網(wǎng)時代所帶來的諸多能量問題。然而,由于傳統(tǒng)的無線信息傳輸已經(jīng)存在于射頻頻段,在同一頻段啟用無線功率傳輸會導(dǎo)致無線信息傳輸?shù)男阅芟陆怠榱颂嵘W(wǎng)絡(luò)性能,在射頻頻段內(nèi)協(xié)調(diào)無線信息傳輸和無線功率傳輸就顯得尤為重要。在這樣的背景下,本文研究了基于數(shù)能一體化傳輸技術(shù)的霧接入網(wǎng)中的資源分配算法,主要包括以下內(nèi)容:本文將基于射頻信號的無線功率傳輸引入到下一代無線接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——霧無線接入網(wǎng)（Fog Radio Access Network,F-RAN）應(yīng)用之中,在傳統(tǒng)的接入用戶（即內(nèi)容用戶）的基礎(chǔ)上,增加了無線充能用戶（即能量用戶）,構(gòu)建起新型的無線接入網(wǎng)場景。由于前傳鏈路容量有限,并非所有的增強(qiáng)型遠(yuǎn)程射頻頭（Enhanced Remote Radio Head,eRRH）都能夠發(fā)送承載信息... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

來自周圍環(huán)境的能量

第二章數(shù)能一體化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)概述11儲存的能量。圖2-2射頻能量采集電路射頻能源主要有兩種類型：環(huán)境中的射頻信號和專用射頻源。環(huán)境中的射頻信號主要來自于諸如電視塔，公共廣播電臺，蜂窩基站以及其他類型的射頻發(fā)射器。專用射頻源是指人為地向特定區(qū)域發(fā)射射頻信號的射頻發(fā)射器。射頻傳輸系統(tǒng)在可靠性、可控性和可預(yù)測性方面具有良好的特性，能夠同時為多個傳感器節(jié)點(diǎn)供電。因此，射頻功率傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)適合節(jié)點(diǎn)多、功耗低的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。射頻功率傳輸系統(tǒng)與環(huán)境能源系統(tǒng)之間的差異主要如下：在固定的射頻能量采集網(wǎng)絡(luò)中，由于射頻能量源和能量接收機(jī)之間的距離是固定的，因此能量接收機(jī)能夠收集到能量是可預(yù)測的，并且隨時間推移相對穩(wěn)定；射頻源可以為能量接收機(jī)提供遠(yuǎn)距離可控且恒定的能量傳輸；在射頻能量傳輸過程中，接收機(jī)能夠獲取的能量水平取決于接收機(jī)到能量源的距離。因此，在網(wǎng)絡(luò)中不同位置的接收機(jī)能夠獲取的射頻能量差異很大[41]。區(qū)別于環(huán)境能量采集源復(fù)雜的能量接收器，如太陽能電池板，風(fēng)/水渦輪機(jī)等，采集射頻能量的能量接收器的結(jié)構(gòu)相對簡單。依靠整流器就可以將射頻信號所攜帶的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，該直流電既可以直接驅(qū)動負(fù)載，也可以存儲在儲能設(shè)備中供后續(xù)使用�；谏漕l的無線功率傳輸主要面臨三個技術(shù)挑戰(zhàn)。首先，長距離傳播和多徑衰落可能會在射頻信號到達(dá)接收器之前大大被衰減，這不可避免地會導(dǎo)致能量損失。其次，射頻信號所攜帶的能量具有交流性質(zhì)，不能直接調(diào)用它來驅(qū)動負(fù)載。因此，射頻信號必須被轉(zhuǎn)換成直流能量以便能進(jìn)一步被使用。但是，在轉(zhuǎn)換的過程中不可避免地會損失一部分能量。最后，射頻信號波形的衍射可能會擴(kuò)大波束大校因此，具有有限尺寸的接收天線不能捕獲射頻信號攜帶的所有

第二章數(shù)能一體化網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)概述13據(jù)式（2-1）或式（2-2）計(jì)算得到的射頻接收功率，r表示服從復(fù)高斯分布的隨機(jī)數(shù)。2.2.2能量分割機(jī)制在SWIPT系統(tǒng)中，信息解碼和能量采集由相同的射頻信號承載，然后在信息接收機(jī)中解碼信息，并在能量采集器中將獲取到的電磁能轉(zhuǎn)換為電能。由于保持能量接收機(jī)和信息接收機(jī)正常工作的最小接收信號的強(qiáng)度不同（例如，能量接收機(jī)為-10dBm，而信息接收機(jī)為-60dBm）[46]，因此傳統(tǒng)的信息接收結(jié)構(gòu)可能并不適用于SWIPT系統(tǒng)。在數(shù)能一體化網(wǎng)絡(luò)中，目前接收機(jī)主要有四種能量分割方案：功率分割[47]、時間切換[48]、頻分復(fù)用和空分復(fù)用[49]，這四種分割方案主要利用功率、時間、頻譜以及空間資源協(xié)作傳輸信息和能量，如圖2-3所示。圖2-3SWIPT網(wǎng)絡(luò)中的能量分割機(jī)制1)頻分復(fù)用技術(shù)如圖2-3(a)，在頻分復(fù)用結(jié)構(gòu)中，發(fā)射機(jī)可以將能量信號和信息信號通過不同的頻帶向接收機(jī)進(jìn)行傳輸。2)空分復(fù)用技術(shù)空分復(fù)用技術(shù)主要采用天線切換[46]技術(shù)，即為能量采集器和信息接收機(jī)分別配備獨(dú)立的天線。圖2-3(b)顯示了天線切換模型。接收機(jī)配備了兩組天線，每一組連接到能量采集器或信息接收器，使得發(fā)射機(jī)發(fā)送的射頻信號在不同的空間得到重復(fù)利用，從而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和能量的協(xié)同傳輸。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]數(shù)能一體化無線通信網(wǎng)絡(luò)[J]. 楊鯤,于秦,冷甦鵬,張平.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2016(05)



本文編號：3221983