本文關(guān)鍵詞：多天線系統(tǒng)的無線信息和能量傳輸機(jī)制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：受下一代無線網(wǎng)絡(luò)中綠色通信趨勢(shì)的啟發(fā),無線信息和能量傳輸技術(shù)因其可以在接收源節(jié)點(diǎn)信息的同時(shí)捕獲能量的特性而受到了越來越多研究者的關(guān)注。無線信息和能量傳輸和多天線系統(tǒng)的結(jié)合可以使網(wǎng)絡(luò)在有效降低能量消耗的情況下,有效提升系統(tǒng)的性能,從而滿足通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求。另一方面,隨著無線終端的激增以及頻率復(fù)用的加劇,同頻干擾漸漸成為了限制系統(tǒng)性能進(jìn)一步提升的重要瓶頸,然而干擾卻可以增加系統(tǒng)捕獲到的能量。因此,研究無線信息和能量傳輸在干擾受限環(huán)境下的性能,提出相應(yīng)的算法和能量機(jī)制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。首先,本論文研究了大規(guī)模多天線系統(tǒng)在無線信息和能量傳輸中在有干擾影響的情況下所帶來的好處。通常干擾在無線信息和能量傳輸中具有兩面性,即干擾信號(hào)接收,但可以增加捕獲的能量。本文采用了天線分割技術(shù)而非利用全部的天線來實(shí)現(xiàn)干擾消除。分割后的天線分為兩個(gè)集合,其中一個(gè)集合用于信息解碼,而剩下的天線用于捕獲能量。因此,在ID和EH之間存在一個(gè)折中的選擇。本文研究了在有干擾影響下大規(guī)模多天線系統(tǒng)的可達(dá)R-E域,大規(guī)模多天線系統(tǒng)采用了ZF或者是MMSE來解碼。由于最優(yōu)問題是NP難題,本文還提出了一種低復(fù)雜度算法,使得在具有捕獲能量約束的條件下最大化信息傳輸速率。本文還進(jìn)一步將WIET應(yīng)用在大規(guī)模多天線中繼的兩條系統(tǒng)上。不論是單跳還是兩跳系統(tǒng),低復(fù)雜度算法和最優(yōu)算法具有性能“半逼近”的特性。接下來,本論文提出了一種合作中繼系統(tǒng)中機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)的無線信息和能量傳輸機(jī)制。系統(tǒng)中中繼節(jié)點(diǎn)僅將捕獲到的能量作為轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)時(shí)候的功率使用。因此,在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)候存在了信息解碼和能量捕獲之間的折中。本文分析了這個(gè)折中并將其建模成一個(gè)在EH/ID工作模式選擇和傳輸功率分配上的優(yōu)化問題。利用拉格朗日極值法,可以獲得最優(yōu)的機(jī)會(huì)是中繼策略和功率分配解。因?yàn)樽顑?yōu)問題也具有NP難題的特性,利用松弛變變量方法獲得了EH/ID模式選擇上的低復(fù)雜度算法。本文進(jìn)一步研究了合作中繼節(jié)點(diǎn)之間的能量獲得。由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立捕獲到的能量不同,有效的能量合作策略可以有效地提高能量使用效率,但是在實(shí)際系統(tǒng)中也會(huì)有能量合作中損失很多能量的困難。利用拉格朗日對(duì)偶問題獲得了能量合作策略的最優(yōu)解,并且合作策略呈現(xiàn)了兩級(jí)注水的結(jié)構(gòu)。最后,本論文利用隨機(jī)幾何來對(duì)中繼輔助的無線信息和能量傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。網(wǎng)絡(luò)中源-目的節(jié)點(diǎn)對(duì)是隨機(jī)出現(xiàn)的,它們之間的通信是通過一個(gè)具有能量捕獲能力的中繼節(jié)點(diǎn)。中繼節(jié)點(diǎn)采用功率分割技術(shù)來同時(shí)接收信息和捕獲能量。不同于之前研究的單源單目的節(jié)點(diǎn)的情況,網(wǎng)絡(luò)中的干擾是隨機(jī)的,并且其分布是由所有發(fā)送信號(hào)的節(jié)點(diǎn)所采取的策略所決定的。而各個(gè)節(jié)點(diǎn)所采用的最優(yōu)的策略又需要由干擾的分布所決定。為了解決這個(gè)問題,本文將其建模成一個(gè)凸優(yōu)化問題并利用拉格朗日對(duì)偶獲得最優(yōu)解。通過提出的接收功率分割和發(fā)送功率控制算法,中繼節(jié)點(diǎn)可以采用最優(yōu)策略使得網(wǎng)絡(luò)的吞吐量最大。
【關(guān)鍵詞】：能量捕獲 無線信息和能量傳輸 多天線 中繼系統(tǒng) 隨機(jī)幾何
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 縮寫、符號(hào)清單、術(shù)語表12-16
• 1 緒論16-26
• 1.1 研究背景16-19
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 本文主要工作23-24
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排24-26
• 2 大規(guī)模多天線下干擾感知系統(tǒng)的無線信息和能量傳輸機(jī)制26-46
• 2.1 系統(tǒng)模型26-28
• 2.2 天線分割下的速率-能量折中28-30
• 2.3 天線分割的低復(fù)雜度算法30-35
• 2.4 兩跳通信系統(tǒng)下的速率-能量折中35-39
• 2.5 仿真結(jié)果39-43
• 2.6 本章小結(jié)43-46
• 3 合作中繼中無線信息和能量傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制46-66
• 3.1 系統(tǒng)模型46-49
• 3.2 優(yōu)化問題建立與最優(yōu)解的獲得49-51
• 3.3 EH/ID模式選擇算法51-54
• 3.4 機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中的能量合作機(jī)制54-60
• 3.5 仿真結(jié)果60-62
• 3.6 本章小結(jié)62-66
• 4 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的無線信息和能量傳輸機(jī)制66-75
• 4.1 系統(tǒng)模型66-68
• 4.2 隨機(jī)幾何下的干擾模型68-69
• 4.3 最優(yōu)接收功率分割和發(fā)射功率控制策略69-73
• 4.4 仿真結(jié)果73-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 5 總結(jié)與展望75-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 在讀期間的學(xué)術(shù)論文及研究成果83-84

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10 張鵬

本文編號(hào)：343781