本文選題：能量收集 + 塊長有限　； 參考：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)從周圍環(huán)境中收集清潔的可再生能源并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芤怨┬畔鬏斒褂谩Ｅc不使用能量收集技術(shù)的傳統(tǒng)無線通信系統(tǒng)相比較,其具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢：第一,Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)使用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電能,從根本上解決了無線通信過程中的二氧化碳排放問題,是實(shí)現(xiàn)綠色通信的一項(xiàng)重要技術(shù)手段；第二,Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)的能量來自于周圍環(huán)境,這幫助其擺脫了電網(wǎng)的束縛,使得人們?yōu)闊o電網(wǎng)覆蓋的偏遠(yuǎn)或者環(huán)境惡劣地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為了可能：第三,Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)的能源是可再生的,因此如果使用能量收集技術(shù)替代容量有限的電池來為無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等等電池供電的系統(tǒng)提供能量,可以幫助其突破電池容量的限制,大大延長網(wǎng)絡(luò)的整體工作壽命。基于上述三點(diǎn)優(yōu)勢,Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)近年來受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。在本文中,我們針對一些典型場景下的Energy Harvesting無線通信系統(tǒng),分析其在系統(tǒng)塊長度有限情況下的一些基本性能以及優(yōu)化方法。之所以對塊長度有限這一情況進(jìn)行討論主要出于以下兩點(diǎn)考慮：第一,現(xiàn)在的無線網(wǎng)絡(luò)中存在這大量的短包業(yè)務(wù),這種情況下為了提升網(wǎng)絡(luò)性能同時(shí)避免資源浪費(fèi),我們需要尋找、設(shè)計(jì)與之相適配的有限的系統(tǒng)塊長度：第二,Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)的能量具有隨機(jī)性,過長的塊長度明顯會帶來時(shí)頻資源的浪費(fèi)同時(shí)引入額外的時(shí)延等等,然而我們可以通過設(shè)計(jì)與其能量供給模型相適配的系統(tǒng)塊長度來盡可能的消除能量隨機(jī)性對系統(tǒng)性能帶來的影響。本文的研究內(nèi)容主要分為三個(gè)部分,分別針對點(diǎn)到點(diǎn)、兩點(diǎn)到點(diǎn)(兩個(gè)發(fā)送端一個(gè)接收端)以及多點(diǎn)到點(diǎn)(多個(gè)發(fā)送端一個(gè)接收端)三種典型場景下的Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)展開研究,每一部分包含若干個(gè)研究點(diǎn)。本文的主要貢獻(xiàn)如下：(1)針對點(diǎn)到點(diǎn)的Energy Harvesting無線通信系統(tǒng),本文主要研究解決了如下三個(gè)問題：首先我們分析了Energy Harvesting無線通信節(jié)點(diǎn)的能量供給模型,給出了其能量隊(duì)列隊(duì)長的具體分布：其次,在上述能量供給模型的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步研究得到了該系統(tǒng)在給定塊長度下的一個(gè)可達(dá)碼率,并給出了閉式表達(dá)式,隨后分析討論了該可達(dá)碼率與系統(tǒng)塊長度之間的關(guān)系。最后,我們對該系統(tǒng)的平均時(shí)延展開了研究并給出了平均時(shí)延的下界。該部分研究內(nèi)容的重要意義在于,我們率先揭示了Energy Harvestiong無線通信系統(tǒng)的碼率和平均時(shí)延與有限的塊長度之間的關(guān)系,為實(shí)際Energy Harvestiong無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化過程中某些重要參數(shù)的選擇提供了可靠的理論依據(jù)。(2)兩點(diǎn)到點(diǎn)的Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)事實(shí)上構(gòu)成了一個(gè)兩用戶的多接入信道。針對這樣一個(gè)系統(tǒng),本文主要研究解決了如下兩個(gè)個(gè)問題：第一,我們研究分析了塊長有限情況下該系統(tǒng)的容量域,并給出了精確的閉式表達(dá)式：第二,我們研究分析了該系統(tǒng)在塊長有限情況下的穩(wěn)定域,同樣得到了精確的閉式表達(dá)式,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了該穩(wěn)定域與有限的塊長度之間的關(guān)系。這一方面填補(bǔ)了這-領(lǐng)域的研究空白,另一方面同樣為實(shí)際Energy Harvesting無線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要的理論依據(jù)。(3)對于多點(diǎn)到點(diǎn)塊長有限Energy Harvesting無線通信系統(tǒng),為了確保盡可能多的發(fā)送節(jié)點(diǎn)可接入系統(tǒng)正常工作,本文創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)了一種帶有軟移除機(jī)制的分布式功率控制算法(EHPC)。軟移除是指將某個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的傳輸功率降到很低但并不徹底將其關(guān)停。EHPC算法同時(shí)考慮了節(jié)點(diǎn)的信道狀態(tài)與能量狀態(tài),通過軟移除一些信道較差或者能量收集能力較弱的節(jié)點(diǎn),一方面減少了其他節(jié)點(diǎn)受到的干擾,另一方面避免了“功率振蕩”現(xiàn)象的發(fā)生,保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92

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本文編號：1739475