无线携能通信系统中基于节能和信息安全的资源分配算法研究

发布时间：2017-10-23 17:21

  本文关键词：无线携能通信系统中基于节能和信息安全的资源分配算法研究

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【摘要】：随着无线通信的发展，越来越多的革新技术被引入到通信网络中。无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and power Transfer，SWIPT）技术的出现为解决无线通信中信息和能量同步传输这一课题提供了可能性，并已经成为了未来通信发展的一个重要方向。在无线携能通信系统中，一方面，信息和能量的同步传输这一技术十分契合无线通信对于绿色节能的要求，另一方面，物理层保密传输技术的加入，更为通信网络的信息安全提供了保障。本文采用动态功率分配设计实现信息与能量的同步接收，，引入信息泄露、保密传输等考察指标，提出了基于无线携能通信的资源分配算法。 首先，本文针对无线携能通信多用户系统模型中下行链路信息传输过程存在信息泄露的问题，提出了基于无线携能通信信息泄露控制下的可达速率联合最优化方案。该方案将基站到各用户信息传输过程中泄露的信息量控制在一定约束指标内，提出最大化系统总下行链路可达速率的优化目标，并采取迭代优化的方式实现基站与所有用户之间功率分配的联合优化。其次，该方案还在不完美信道的场景下对优化模型提出了改进方案，增加了系统的鲁棒性。最后，仿真结果给出了在不同的信道未知信息下，系统总可达速率、采集能量和用户数之间的关系。 此外，本文针对无线携能通信系统中窃听者这一角色的存在，还提出了基于无线携能通信保密信息传输与绿色节能最优化方案。该方案通过分析系统最大化保密速率和最小化系统消耗功率这两个息息相关的优化目标，建立了两个联系极为紧密的优化模型，分别提出相应的最优和次优算法以及完整的理论解决方案，并同时对不完美信道下的场景提出改进方案，大大提升了系统模型的鲁棒特性。最后仿真结果给出了保密速率、采集能量、窃听者数量和信道路径损耗以及系统总消耗能量之间的关系。
【关键词】：无线携能通信 能量采集 保密速率 动态功率分配
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-15
• 1.1 研究背景7
• 1.2 国内外研究现状7-11
• 1.3 未来发展趋势及挑战11-14
• 1.4 研究内容和结构安排14-15
• 第2章 无线携能通信相关技术和理论15-29
• 2.1 无线携能通信的核心技术15-22
• 2.1.1 信息能量同步传输15-18
• 2.1.2 动态功率分配18-19
• 2.1.3 保密信道设计19-21
• 2.1.4 附加噪声技术21-22
• 2.2 凸优化基本理论22-26
• 2.2.1 凸优化问题定义22-24
• 2.2.2 拉格朗日对偶法24-26
• 2.2.3 KKT 条件26
• 2.3 两类典型规划问题的求解26-28
• 2.3.1 半正定规划问题26-27
• 2.3.2 分式规划问题27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 基于无线携能通信信息泄露控制联合最优化算法研究29-39
• 3.1 系统模型29-31
• 3.2 完美信道场景31-34
• 3.2.1 数学模型31-32
• 3.2.2 最优算法32-34
• 3.3 不完美信道场景34-36
• 3.3.1 鲁棒性技术34
• 3.3.2 鲁棒性方案34-36
• 3.4 仿真实现与性能分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 基于无线携能通信保密传输最优化算法研究39-57
• 4.1 系统模型39-40
• 4.2 基于最小化传输功率的资源分配40-46
• 4.2.1 数学模型40-41
• 4.2.2 最优算法41-44
• 4.2.3 次优算法44-46
• 4.3 基于最大化保密速率的资源分配46-48
• 4.3.1 数学模型46
• 4.3.2 最优算法46-48
• 4.4 基于不完美信道下场景的建模和求解48-51
• 4.4.0 S 程序48-49
• 4.4.1 基于最小化传输功率的鲁棒性问题建模和求解49-50
• 4.4.2 基于最大化保密速率的鲁棒性问题建模和求解50-51
• 4.5 仿真实现与性能分析51-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 总结与展望57-59
• 5.1 本文工作总结57-58
• 5.2 未来工作展望58-59
• 参考文献59-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨雪霞;;微波输能技术概述与整流天线研究新进展[J];电波科学学报;2009年04期

2 杨庆新;陈海燕;徐桂芝;孙民贵;傅为农;;无接触电能传输技术的研究进展[J];电工技术学报;2010年07期

3 赵相涛;;无线输电技术研究现状及应用前景[J];科技信息;2011年10期

4 孙跃;夏晨阳;戴欣;苏玉刚;;感应耦合电能传输系统互感耦合参数的分析与优化[J];中国电机工程学报;2010年33期

本文编号：1084522