應(yīng)用無線攜能通信（simultaneous wireless information and power transfer, SWIPT）技術(shù)實現(xiàn)基于無線射頻信號的信息與能量傳輸,提出在基于無線射頻網(wǎng)絡(luò)中采用SWIPT技術(shù)的具有自能量回收的非分時全雙工中繼系統(tǒng).該系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)中多個可供電無線設(shè)備作為能量接入點（energy access point, EAP）,能量受限的中繼采用功率分配方案,實現(xiàn)信息傳輸、能量捕獲和協(xié)作傳輸在1個時間塊中同步進(jìn)行.以最大化系統(tǒng)吞吐量作為優(yōu)化目標(biāo),采用二次優(yōu)化、半定松弛和變量消減等方法將原多變量非凸問題轉(zhuǎn)換為半定規(guī)劃問題,運用拉格朗日方法進(jìn)行問題求解,通過聯(lián)合優(yōu)化中繼發(fā)射功率、中繼發(fā)射波束成形向量和功率分配比率,提高系統(tǒng)的性能增益.實驗結(jié)果表明了所提出系統(tǒng)的吞吐量在解碼轉(zhuǎn)發(fā)（decode-and-forward, DF）協(xié)議下優(yōu)于在放大轉(zhuǎn)發(fā)（amplify-and-forward, AF）協(xié)議下;在中繼從源節(jié)點捕獲的能量有限時,通過增加EAP的數(shù)量來提高系統(tǒng)捕獲的能量能有效提高系統(tǒng)運行速率;驗證了與HD-SWIPT（half-duplex with SW... 

【文章來源】：計算機研究與發(fā)展. 2020,57(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

SWIPT全雙工中繼系統(tǒng)

圖2給出了系統(tǒng)中繼接收端的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖.接收端根據(jù)已有研究提出的PS方案將接收的RF信號分成信息流和能量流,其中以ρ∈(0,1)的功率分配比用于ID,以1-ρ的功率分配比用于EH[13].本文在能量受限的中繼處設(shè)置功率分配器進(jìn)行ID和EH,中繼通過能量捕獲器將從源節(jié)點和EAP捕獲的能量轉(zhuǎn)換為可供中繼運作的電能并存儲在可存儲電池中,被捕獲的能量用于發(fā)射信息到目的節(jié)點.本文提出的中繼系統(tǒng)傳輸協(xié)議如圖3所示.不同于傳統(tǒng)的分時隙階段型傳輸信息與能量的中繼系統(tǒng),本文系統(tǒng)在整個傳輸時隙塊中,實現(xiàn)信息傳輸、能量捕獲和協(xié)作傳輸在1個時間塊中同步進(jìn)行.

本文提出的中繼系統(tǒng)傳輸協(xié)議如圖3所示.不同于傳統(tǒng)的分時隙階段型傳輸信息與能量的中繼系統(tǒng),本文系統(tǒng)在整個傳輸時隙塊中,實現(xiàn)信息傳輸、能量捕獲和協(xié)作傳輸在1個時間塊中同步進(jìn)行.假設(shè)所有的信道是靜態(tài)衰落信道,信道狀態(tài)信息(channel state information, CSI)是已知的.從源節(jié)點到中繼采用最大比率傳輸(maximum rate trans-mission, MRT)方案[15],則源節(jié)點發(fā)射波束成形向量,它的下行鏈路信道表示為h∈CM×1,從中繼到目的節(jié)點的上行鏈路信道表示為g∈CN×1,在中繼處的環(huán)路信道用f∈CN×1表示,為了簡便計算將持續(xù)時間塊標(biāo)準(zhǔn)化.第i個能量接入點傳送能量到中繼的信道用ei表示(i=1,2,…,k);θi表示中繼從第i個EAP捕獲的能量值,忽略EAP到源節(jié)點的噪聲.由無線信號傳輸原理,則中繼從源節(jié)點接收的信號可以表達(dá)為


本文編號：3405229