无线供电的通信网络资源分配方法研究
发布时间：2021-08-23 23:21
随着无线通信网络的飞速发展,接入网络的终端数目日益增多,在未来无线通信系统中以传感器节点为代表的物联网设备将广泛存在,如何保证这些泛在设备的电力供应是物联网亟需解决的难题。无线供电的通信网络（Wireless Powered Communication Networks,WPCN）利用射频能量信号向无源终端传输能量,是解决物联网设备能量受限问题的重要途径,引起了学术界和工业界的广泛关注。然而,WPCN在能量传输阶段和信息传输阶段会受到“双重路损”的影响,极大地降低了WPCN的传输距离和覆盖范围。研究无线供电的通信网络资源分配方法有助于提高WPCN的传输容量和能量使用效率,提升WPCN的生存寿命,因此具有十分重要的意义。本论文首先总结了现有的无线能量传输研究现状,在此基础上进一步形成了论文的研究思路:从容量、能效、采集能量利用效率三个角度研究WPCN高效资源分配方法,减轻WPCN双重路径损耗的影响,最大化WPCN的可用资源的利用效率,以获取网络整体更高的传输速率和生存寿命,论文的具体研究内容包括以下三个方面。一、论文首先研究容量目标驱动的WPCN资源分配方法,针对多天线无源中继辅助的WP...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【图文】：
典型无线供电的通信传输网络模型图
介绍无线能量传输技术的分类、原理以及发展现状，然后进一步阐述了无??量传输技术在无线通信系统的应用。??根据能量传输距离的远近，现有的无线能量传输技术可以分为近场（Ｎｅａｒ－??）传输技术和远场（Ｆａｒ－Ｆｉｅｌｄ）传输，如图１－２所示，近场无线能量传输主要??了电感耦合（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）技术和磁共振耦合（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｒｅｓｏｎａｎｔ?Ｃｏｕ－??）技术，其能量的有效传输距离通常在一米以内，远场无线能量传输主电磁辖射（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）技术实现，也就是射频（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ量传输。具体地：??电感耦合技术是通过两个线圈之间的磁场感应来传输电能，当能量发射端??级线圈在临近的能量接收端的次级线圈上产生变化的磁场时，就产生了感??率传递（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?Ｐｏｗｅｒ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ，?ＩＰＴ），能量接收端的次级线圈上感应出电压??流，该电压或电流可用于为无线设备或能量存储系统充电［１４］。电感耦合的??频率一般在几千赫兹范围内，一般调整在次级线圈的工作频率范围内，以??充电效率［１５］。电感耦合技术的主要优点有易于实施、操作方便、近距离的??［１６］
０．３厘米的距离内实现９２．６％的最大功率传输效率此外，由于共振通过磁共振耦合技术还可以在中间有遮挡物的情况下进行无线能量传研究表明，磁耦合谐振器具有比电感耦合更长距离传输功率的能力［２２，在较短距离内其传输效率远远高于ＲＦ福射的传输效率。另外，一个发可以同时和许多接收谐振器之间进行磁共振耦合，因此，它可以同时备充电［２３－２５］。??射频能量传输技术主要利用电磁波的远场辐射性质，使得距离较远的端也能够接收到能量发射端的射频能量信号，给低功耗终端进行充电［能量传输技术使用的电磁频段可以处于３００ＭＨｚ至３００ＧＨｚ?［２７］。如图１能量传输端通过天线向周围辐射高频能量信号，接收天线接收到高频，通过一个整流电路将高频信号转化为直流（Ｄｉｒｅｃｔ?Ｃｕｒｒｅｎｔ，?ＤＣ）能量信存储到超级电容器或电池中。??射频能量传输的效率依赖于信号自由空间损耗和将接收到的射频为直流（ＲＦ－ｔｏ－ＤＣ）信号的转化效率，其中能量信号自由空间损耗与－－
本文编号：3358791
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【图文】：
典型无线供电的通信传输网络模型图
介绍无线能量传输技术的分类、原理以及发展现状，然后进一步阐述了无??量传输技术在无线通信系统的应用。??根据能量传输距离的远近，现有的无线能量传输技术可以分为近场（Ｎｅａｒ－??）传输技术和远场（Ｆａｒ－Ｆｉｅｌｄ）传输，如图１－２所示，近场无线能量传输主要??了电感耦合（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）技术和磁共振耦合（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｒｅｓｏｎａｎｔ?Ｃｏｕ－??）技术，其能量的有效传输距离通常在一米以内，远场无线能量传输主电磁辖射（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）技术实现，也就是射频（Ｒａｄｉｏ?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ量传输。具体地：??电感耦合技术是通过两个线圈之间的磁场感应来传输电能，当能量发射端??级线圈在临近的能量接收端的次级线圈上产生变化的磁场时，就产生了感??率传递（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ?Ｐｏｗｅｒ?Ｔｒａｎｓｆｅｒ，?ＩＰＴ），能量接收端的次级线圈上感应出电压??流，该电压或电流可用于为无线设备或能量存储系统充电［１４］。电感耦合的??频率一般在几千赫兹范围内，一般调整在次级线圈的工作频率范围内，以??充电效率［１５］。电感耦合技术的主要优点有易于实施、操作方便、近距离的??［１６］
０．３厘米的距离内实现９２．６％的最大功率传输效率此外，由于共振通过磁共振耦合技术还可以在中间有遮挡物的情况下进行无线能量传研究表明，磁耦合谐振器具有比电感耦合更长距离传输功率的能力［２２，在较短距离内其传输效率远远高于ＲＦ福射的传输效率。另外，一个发可以同时和许多接收谐振器之间进行磁共振耦合，因此，它可以同时备充电［２３－２５］。??射频能量传输技术主要利用电磁波的远场辐射性质，使得距离较远的端也能够接收到能量发射端的射频能量信号，给低功耗终端进行充电［能量传输技术使用的电磁频段可以处于３００ＭＨｚ至３００ＧＨｚ?［２７］。如图１能量传输端通过天线向周围辐射高频能量信号，接收天线接收到高频，通过一个整流电路将高频信号转化为直流（Ｄｉｒｅｃｔ?Ｃｕｒｒｅｎｔ，?ＤＣ）能量信存储到超级电容器或电池中。??射频能量传输的效率依赖于信号自由空间损耗和将接收到的射频为直流（ＲＦ－ｔｏ－ＤＣ）信号的转化效率，其中能量信号自由空间损耗与－－
本文编号：3358791
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