认知无线电系统的携能关键技术研究

发布时间：2017-03-31 05:24

  本文关键词：认知无线电系统的携能关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线业务数据量的爆炸性增长,无线通信系统面临频谱资源告急以及能量消耗剧增的双重压力。认知无线电(CR, Cognitive Radio)技术允许主次用户共享授权频谱,大大提高了频谱利用率。携能(SWIPT, Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)通信技术实现了信息与能量的同时传输,极大地延长了能量受限网络(如无线传感器网络WSN, Wireless Sensor Networks等)的寿命。因此,认知无线电与携能的结合,为当前的无线通信系统提供了新的解决方案。本文将针对认知无线电携能通信系统进行研究,并引入单向中继和双向中继以提升网络吞吐量。主要工作如下： 第一,研究认知携能放大转发(AF, Amplify-and-Forward)单向中继网络中的多时隙吞吐量最大化问题。网络中的中继次用户使用从射频(RF, Radio-Frequency)信号中收集的能量为源节点和目的节点传递信息。基于本文所提的认知携能中继结构,对问题进行建模并通过问题的上界进行数学分析,从而提出了一个次优的功率分割因子与中继功率分配的联合管理算法。仿真结果表明：所提算法在吞吐量性能上与最优方案相差无几,并且大大优于现有的分离管理算法。 第二,研究认知携能AF双向中继网络中的和速率最大化以及中继选择问题。考虑次用户对主用户的干扰约束,本文对问题进行建模并在高信噪比情形下对问题进行简化求解,进而提出一个基于二分搜索法的联合中继选择和中继功率分配次优方案。仿真结果验证了所提算法的近最优性。同时,本文还通过仿真确定了双向中继在认知无线电携能通信系统中的最佳位置。
【关键词】：认知无线电 携能 单向中继 双向中继 功率分割因子 中继功率分配
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-9
• 图目录9-10
• 表目录10-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.1.1 认知无线电的出现11-12
• 1.1.2 携能通信技术的出现12-13
• 1.1.3 认知无线电与携能通信技术的融合13
• 1.2 研究现状与目标13-16
• 1.2.1 无线RF能量传输的研究进程14-15
• 1.2.2 传统无线系统中携能通信的研究进程15
• 1.2.3 认知无线电系统中携能通信的研究进程15-16
• 1.3 论文的主要工作和结构安排16-18
• 第二章 无线系统中的携能关键技术18-34
• 2.1 RF能量收集网络架构18-22
• 2.1.1 基础网络架构18-20
• 2.1.2 RF能量传播模型20-21
• 2.1.3 RF能量收集技术21-22
• 2.2 RF能量收集设备22-26
• 2.2.1 硬件组成22-23
• 2.2.2 携能接收机结构设计23-26
• 2.3 传统无线系统中的携能26-32
• 2.3.1 单跳网络26-28
• 2.3.2 多天线网络28-30
• 2.3.3 多跳中继网络30-32
• 2.4 认知无线电系统中的携能32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 认知单向中继系统中的携能通信技术34-45
• 3.1 系统模型34-36
• 3.1.1 认知无线电携能中继网络34-35
• 3.1.2 认知携能中继结构35-36
• 3.2 数学模型36-38
• 3.2.1 认知单向AF中继网络的数据传输36-37
• 3.2.2 问题的约束和建模37-38
• 3.3 次优联合管理算法38-41
• 3.4 仿真及性能分析41-44
• 3.4.1 仿真场景41
• 3.4.2 仿真结果分析41-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 认知双向中继系统中的携能通信技术45-55
• 4.1 系统模型45-46
• 4.2 数学模型46-48
• 4.2.1 认知双向AF中继网络的数据传输46-47
• 4.2.2 问题建模47-48
• 4.3 携能中继选择与功率分配48-51
• 4.3.1 次优功率分配48-50
• 4.3.2 携能中继选择50-51
• 4.4 仿真及性能分析51-54
• 4.4.1 仿真场景51
• 4.4.2 仿真结果分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-56
• 5.1 全文工作总结55
• 5.2 下一步的工作55-56
• 参考文献56-62
• 附录 缩略语62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录66

【参考文献】

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1 林为干，赵愉深，，文舸一，邓扬建;微波输电，现代化建设的生力军[J];科技导报;1994年03期

  本文关键词：认知无线电系统的携能关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：279019