本文關(guān)鍵詞：多用戶信能同傳系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線信能同傳系統(tǒng) 凹凸優(yōu)化 拉格朗日松弛 功率分裂 預(yù)編碼 能效優(yōu)化 采集能量

【摘要】：為了應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題,發(fā)展綠色通信技術(shù)是當(dāng)前通信界的一個(gè)重要課題。除了降低通信能耗,對(duì)新能源的有效利用也是實(shí)現(xiàn)綠色通信的重要一環(huán)。作為一種潛在的綠色能源,無(wú)線電波可以用來(lái)同時(shí)傳輸信息與能量。因此,有必要研究信息與能量同時(shí)傳輸?shù)臒o(wú)線通信系統(tǒng)(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer System,SWIPT,以下簡(jiǎn)稱為無(wú)線信能同傳系統(tǒng))及其高效傳輸理論。本文首先考慮一個(gè)基于功率分裂型接收機(jī)的多用戶多入單出(Multi Input Single Output,MISO)無(wú)線信能同傳系統(tǒng),其中每一個(gè)單天線接收機(jī)將接收到的信號(hào)分裂為兩部分,其中一部分用于信息譯碼,另外一部分用為能量采集。然后針對(duì)該系統(tǒng)模型,利用先進(jìn)的凸優(yōu)化等理論工具開展多用戶無(wú)線信能同傳系統(tǒng)的高效傳輸機(jī)制研究,具體包括:(1)基于傳輸功率最小化的多用戶信能同傳系統(tǒng)低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì):本文首先研究了滿足信干噪比(Signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)與采集能量約束(Energy harvest,EH)下的傳輸功率最小化問(wèn)題,旨在滿足服務(wù)質(zhì)量的前提條件下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳輸功率最小化�？紤]到現(xiàn)有文獻(xiàn)中基于半正定松弛的最優(yōu)收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法具有較高的計(jì)算復(fù)雜度,本文提出了一種基于加權(quán)最大合并比—迫零預(yù)編碼的低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。仿真表明本文所設(shè)計(jì)的低復(fù)雜度方法在性能上能夠接近最優(yōu)性能。(2)基于采集能量最大化的多用戶信能同傳系統(tǒng)收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì):與傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)相比,多用戶信能同傳系統(tǒng)收發(fā)機(jī)的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)采集能量的最大化。為此,本文考慮了在滿足服務(wù)質(zhì)量(即信干噪比達(dá)到一定門限)的前提條件下,實(shí)現(xiàn)采集能量最大化。由于能量采集函數(shù)與信干噪比函數(shù)的高度非凸非線性特性,本文采用約束凹凸優(yōu)化(Constrained Concave-Convex Procedure)思想對(duì)原問(wèn)題進(jìn)行一系列轉(zhuǎn)化得到原問(wèn)題的近似凸問(wèn)題,然后迭代地求解這些凸問(wèn)題以實(shí)現(xiàn)采集能量的最大化。另外,本文針對(duì)采集能量最大化問(wèn)題還考慮了基于迫零預(yù)編碼的低復(fù)雜度采集能量?jī)?yōu)化方案,并利用仿真比較了兩種方案的性能。(3)基于能效優(yōu)化的多用戶信能同傳系統(tǒng)收發(fā)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì):作為衡量無(wú)線通信系統(tǒng)“綠色”與否的重要性能指標(biāo),對(duì)信能同傳系統(tǒng)的能效優(yōu)化展開研究具有重要意義。為了求解SWIPT系統(tǒng)下的能效優(yōu)化(Energy Efficiency Optimization,EEO)問(wèn)題,考慮到能效函數(shù)的高度復(fù)雜性,包括系統(tǒng)和速率(Sum-Rate)函數(shù)和采集能量函數(shù)的高度非線性和非凸性以及與功率分裂因子的高度耦合性。本文針對(duì)一般多用戶MISO SWIPT系統(tǒng),利用加權(quán)最小均方誤差(Weighted Minimum Mean Square Error,WMMSE)方法和約束凹凸優(yōu)化思想提出了迭代收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。同時(shí),本文還考慮了針對(duì)采用迫零預(yù)編碼的多用戶MISO SWIPT系統(tǒng)的能效優(yōu)化方案。采用迫零預(yù)編碼的系統(tǒng)能效優(yōu)化問(wèn)題可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為功率分配和功率分裂因子聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題,然后根據(jù)問(wèn)題結(jié)構(gòu)采用拉格朗日松弛方法得到簡(jiǎn)單的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。另外,本文還通過(guò)成比例地給每一個(gè)用戶分配獨(dú)立的發(fā)射功率設(shè)計(jì)了一種復(fù)雜度更低的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了各種能效優(yōu)化算法的性能。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線信能同傳系統(tǒng) 凹凸優(yōu)化 拉格朗日松弛 功率分裂 預(yù)編碼 能效優(yōu)化 采集能量
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN859
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 無(wú)線能量傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 無(wú)線信能同傳系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 多用戶信能同傳系統(tǒng)介紹及本文主要工作15-20
• 1.3.1 多用戶信能同傳系統(tǒng)介紹15-18
• 1.3.2 本文主要工作18-20
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排20-21
• 第二章 基于傳輸功率最小化的多用戶信能同傳系統(tǒng)低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)21-30
• 2.1 傳輸功率最小化問(wèn)題描述21-23
• 2.2 基于加權(quán)MRT-ZF預(yù)編碼的低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)23-27
• 2.2.1 加權(quán)MRT-ZF預(yù)編碼方案23-24
• 2.2.2 基于半正定松弛的優(yōu)化算法24-27
• 2.3 仿真實(shí)驗(yàn)27-29
• 2.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置27
• 2.3.2 仿真結(jié)果分析與討論27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于采集能量最大化的多用戶信能同傳系統(tǒng)收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)30-44
• 3.1 基于一般預(yù)編碼的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)30-35
• 3.1.1 問(wèn)題描述30-31
• 3.1.2 基于CCCP的優(yōu)化算法31-35
• 3.2 基于迫零預(yù)編碼的低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)35-40
• 3.2.1 基于迫零預(yù)編碼的采集能量最大化問(wèn)題35-36
• 3.2.2 基于拉格朗日松弛的優(yōu)化算法36-40
• 3.3 仿真實(shí)驗(yàn)40-43
• 3.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置40-41
• 3.3.2 仿真結(jié)果分析與討論41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于能效優(yōu)化的多用戶信能同傳系統(tǒng)收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)44-73
• 4.1 基于一般預(yù)編碼的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)44-53
• 4.1.1 問(wèn)題描述44-45
• 4.1.2 基于CCCP的優(yōu)化算法45-53
• 4.2 基于迫零預(yù)編碼的低復(fù)雜度收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)53-66
• 4.2.1 基于迫零預(yù)編碼的能效最大化問(wèn)題53-56
• 4.2.2 基于拉格朗日松弛的優(yōu)化算法56-65
• 4.2.3 基于Dinkelbach的單層迭代低復(fù)雜度優(yōu)化算法65-66
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)66-72
• 4.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置66-68
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析與討論68-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 工作總結(jié)73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果80

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳天鈞;多用戶系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)[J];華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1986年01期

2 王堅(jiān)強(qiáng);多用戶系統(tǒng)下常見問(wèn)題及解決辦法[J];電腦編程技巧與維護(hù);1996年02期

3 張愛萍,羅漢文,王豪行;基于并行部分干擾對(duì)消檢測(cè)的迭代多用戶解碼[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2002年09期

4 柴寶仁;韓俊松;;多用戶卡的安裝和設(shè)置[J];內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì);2007年10期

5 白志敏，賈保平;多用戶系統(tǒng)與微機(jī)網(wǎng)結(jié)合的實(shí)踐與探討[J];電子工藝技術(shù);1995年02期

6 孫耀;解決多用戶系統(tǒng)中沖突問(wèn)題的通用方法[J];計(jì)算機(jī)時(shí)代;1996年04期

7 姜雍;王亞峰;;TD-LTE系統(tǒng)3D-MIMO多用戶性能研究[J];現(xiàn)代電信科技;2014年04期

8 郭衛(wèi)棟;劉琚;陳赫;劉玉璽;張國(guó)偉;;基于過(guò)時(shí)信道信息的多用戶中繼網(wǎng)絡(luò)性能分析[J];電子與信息學(xué)報(bào);2011年11期

9 畢見鑫,田紅心,易克初;過(guò)飽和多址系統(tǒng)中部分相干多用戶信碼/相位最佳聯(lián)合檢測(cè)[J];電子學(xué)報(bào);2001年01期

10 高先鋒;談中小型圖書館自動(dòng)化建設(shè)[J];山東圖書館季刊;1995年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉愛珍;;計(jì)算機(jī)多用戶系統(tǒng)在病案管理中的應(yīng)用[A];第五屆全國(guó)病案管理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 裴敏艷;多用戶MIMO系統(tǒng)下行鏈路物理層安全技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 王淵;干擾對(duì)齊及其在多小區(qū)多用戶MIMO系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2014年

3 孫勝賢;多用戶記憶MIMO系統(tǒng)容量與聯(lián)合收發(fā)波束形成研究[D];電子科技大學(xué);2004年

4 王朱偉;多載波DS-CDMA系統(tǒng)中多用戶資源管理算法研究[D];北京郵電大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 袁坤;多用戶MIMO廣播信道用戶調(diào)度的研究[D];山東大學(xué);2015年

2 楊麗;多用戶MIMO系統(tǒng)中基于最大化最小SINR的干擾對(duì)齊方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 李楊波;多用戶無(wú)線通信系統(tǒng)中干擾對(duì)齊技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 李偉;多用戶系統(tǒng)中緩沖輔助中繼關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

5 錢榕;協(xié)作多點(diǎn)多用戶時(shí)偏補(bǔ)償算法研究與性能分析[D];西安電子科技大學(xué);2014年

6 李晶;GG信道下MRC對(duì)直接通信鏈路誤碼率和多用戶系統(tǒng)吞吐率的性能提升研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

7 徐夢(mèng)璐;多用戶MIMO調(diào)度技術(shù)設(shè)計(jì)[D];南京郵電大學(xué);2015年

8 宋亞南;多用戶MIMO系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)的研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

9 吳仁超;基于進(jìn)化算法和混沌神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多用戶OFDM資源分配問(wèn)題優(yōu)化研究[D];齊齊哈爾大學(xué);2015年

10 彭成;多用戶信能同傳系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];浙江理工大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：882548