無線中繼網(wǎng)絡(luò)中基于攜能通信技術(shù)的聯(lián)合資源分配算法.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技術(shù),可挖掘蘊藏?zé)o線射頻(Radio Frequency,RF)信號中的能量,并供給網(wǎng)內(nèi)終端用戶使用,從而為延長能量受限網(wǎng)絡(luò)的生命周期開辟了新的研究方向,已成為當(dāng)今無線通信領(lǐng)域新興的熱點技術(shù)之一。在無線中繼網(wǎng)絡(luò)中,中繼節(jié)點使用能量收集(Energy Harvesting,EH)技術(shù)后,將以無源方式協(xié)助其他節(jié)點傳

2、輸數(shù)據(jù),克服了自身因能量保守性難以參與節(jié)點間協(xié)作通信的自私性。本文根據(jù)無線攜能中繼網(wǎng)絡(luò)的特點,圍繞網(wǎng)絡(luò)可用資源的優(yōu)化和分配,分別研究了單用戶時隙轉(zhuǎn)換(TimeSwitching,TS)網(wǎng)絡(luò)中的吞吐量控制策略、源端能量使用效率的優(yōu)化方法,并提出多變量對偶算法,解決了多用戶功率分割(Power Splitting,PS)機(jī)制網(wǎng)絡(luò)中的吞吐量最大化問題。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴在基于TS機(jī)制的無線攜能中繼網(wǎng)絡(luò)中,研究中繼端電路動態(tài)能量

3、消耗影響下,聯(lián)合節(jié)點功率控制、時隙轉(zhuǎn)換因子優(yōu)化等因素的最大化吞吐量問題。文中根據(jù)變量間耦合關(guān)系,逐步優(yōu)化變量。首先解決能量傳輸時的功率控制問題,然后將時隙轉(zhuǎn)換因子和信息傳輸功率控制問題轉(zhuǎn)化分解為凸問題和非凸問題兩個子問題,并引入非線性遺傳算法求解非凸予問題。最后,在仿真實驗中驗證了提出的算法具有可行性和優(yōu)越性。⑵從無線攜能中繼網(wǎng)絡(luò)能量提供者的能耗角度,研究最小化源端能量消耗問題。為找到最優(yōu)解,目標(biāo)問題被等價轉(zhuǎn)化為凸問題。在給出凸問題最優(yōu)

4、解之前,設(shè)計并得到了可行性評估問題以檢驗?zāi)繕?biāo)問題的可行性。隨后,文中提出一個能同時得到能量消耗問題最優(yōu)解和可行性評估結(jié)果的統(tǒng)一框架,該算法大大降低了計算復(fù)雜度。仿真結(jié)果進(jìn)一步證明了,文中提出的算法在降低源端能量消耗的同時,提供了服務(wù)質(zhì)量保證,實現(xiàn)了網(wǎng)內(nèi)可用資源的最優(yōu)配置。⑶在多用戶共存的網(wǎng)絡(luò)中,研究PS機(jī)制下滿足用戶最低傳輸速率要求的同時最大化吞吐量問題。通過問題結(jié)構(gòu)首先推導(dǎo)出功率分割因子的解析式并保證全局最優(yōu)性。對于剩余兩個子問題:功

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