基于无线携能技术的智能终端能量调度机制研究

发布时间：2021-08-17 23:38

　　设备对设备（Device to Device,D2D）通信由于发送功率低,传输效率高而得到广泛应用。虽然5G技术发展迅速,但终端互联设备的增加,数据量的增长都使得智能终端的能耗增加。同时,现有的D2D设备往往采用电池供电,有限的电池容量根本无法保障长时间大数据量的传输需求。数据量的增长和电池容量的限制使得终端设备的续航时间大大缩短。为解决这一问题,业界提出了能量采集技术来突破电池容量瓶颈,从而提高能量利用效率。本文旨在研究如何使用采集的能量来进行能量调度,从而提高智能终端的能量效率。尽管很多研究已经在能量调度问题上取得了一定的进展,但很多研究并没有充分考虑能量传输过程中的特点。具体体现在以下几个方面:1)无线传输的电能传输损耗较大,未充分考虑无线充电过程中的能量调度;2)D2D通信距离较短,发射功率较小,因此通信过程中的进程消耗也必须考虑到整个通信能耗中;3)现有的电池储能系统在无线充电技术下会导致频繁的充放电,使得电池寿命缩短。基于以上问题,本文对基于D2D智能终端的能量调度策略做了以下研究。1.本文首先研究了基站对低电量的智能终端设备进行点对点无线输电的场景。结合无线携能技术（Si... 

【文章来源】：重庆邮电大学重庆市

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

RF-EH电路图

重庆邮电大学硕士学位论文第2章无线携能技术与能量调度112.2无线携能技术概述在通信过程中，利用WPT技术进行能量采集，但是并不能同时操作能量采集和信息解码这两个过程，而且射频能量信号也会破坏信息内容，单天线的接收机采集的能量有限，无法促进可靠的能量供应。所以在WPT的基础上，进一步提出了SWIPT技术，SWIPT技术是一种可以传输电能也可以传输信息的技术。它是WPT的实现形式。它将信号分为两段或者用单独的天线接收，一部分用于能量采集，一部分用于信息解码，这样就确保了能量效率。2.2.1无线携能技术架构与分类通常来讲，在一个无线携能通信系统中同样的接收信号上不可能执行能量收集和信息解码过程。能量采集捕获的能量有限，同时能量采集过程还有可能导致信息被破坏，因此，为了解决能量和信息同传的问题，必须将接收信号被分为两部分，或者需要将单独的天线分别用于能量收集和信息解码。此外，为了设备能量采集的可靠性，需要进行集中式或分布式天线阵列部署（多入多出，中继等）。到目前为止，SWIPT一共包含四种结构。单独接收架构、时隙切换架构、天线切换架构、功率分配架构。(1)单独切换架构图2.2单独接收架构在这个单独接收架构中，能量采集和信息解码由两个具有独立天线的接收器完成，该接收器同时配备多条天线。这种接收器架构允许同时执行能量采集和信息解码进程，因为它们是可以独立并发的。而且可根据信道信息和接收机的反馈来优化能量采集与信息速率之间的平衡。(2)时隙切换架构

重庆邮电大学硕士学位论文第4章通信进程能量调度29第4章通信进程能量调度采用能量采集技术进行合理的能量调度可以有效地提高D2D设备的通信能效。为了解决D2D通信过程中的能效问题以及采用能量采集技术导致的电池频繁充放电问题，本文考虑了电路进程消耗对通信总能耗的影响，提出了电池和超级电容一起存储电能的储能模型。本章首先根据系统模型用公式建立了在线能量调度问题，然后针对伯努利能量到达模型和独立同分布能量到达模型分别提出了最优能量调度策略和次优能量调度策略。接下来，对最优策略和次优策略之间的性能差异进行了数学分析。最后，用数字仿真实验验证了前面的数学分析，保证了结论的可靠性。4.1研究场景与系统模型针对D2D通信中的智能终端用户与中继设备之间互相通信的能量调度问题，本章结合了EH技术，考虑了如何使用EH技术将采集到的能量进行稳定的通信。为了提高终端的能量效率，必须进行合理的能量调度，从而延长设备的续航时间。针对提出的场景，本章设计了如下的能量调度模型。图4.1D2D中继通信能量调度模型


本文编号：3348735