认知无线携能通信的关键技术及其研究进展
发布时间：2021-10-24 21:12
认知无线电（CR）与无线携能通信（SWIPT）的结合已经成为当今高能效认知无线通信的研究热点之一。首先阐述了SWIPT与认知SWIPT网络,而后介绍了SWIPT网络中两种接收机结构并给出相应的能量收集公式。然后,给出了认知SWIPT系统模型及其与协作中继技术、MIMO技术相结合进行系统建模的研究进展,并对认知SWIPT网络关键技术的未来研究方向进行了展望。最后,总结了近年来对认知SWIPT网络关键技术的研究成果,为高能效的安全认知SWIPT通信理论研究与未来应用提供了一定的借鉴意义。
【文章来源】：电信科学. 2020,36(10)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
图1 两种模式下的SWIPT接收机结构
空闲模式，若ST在主用户的保护区内或者ST没有完全充电同时主用户没有处于空闲状态，则ST处于空闲状态。认知SWIPT网络能量收集示意图如图2所示。在此基础上，参考文献[21]分析了ST的传输概率和认知网络的空间吞吐量，并推导了在给定中断概率约束的情况下，认知网络吞吐量最大化时ST的最优传输功率和ST密度，为未来的认知SWIPT网络优化提供了一种有效的方法。参考文献[23]首次研究了认知SWIPT网络在频谱共享场景中，基于信道质量阈值并利用机会调度方法，得到认知用户的遍历容量、误码率、吞吐量和能量收集的解析表达式，并确定了满足给定目标中断概率的最优阈值。参考文献[24]研究了较为基础的具有平均能量约束的认知SWIPT系统，提出了两种分别由功率控制（power control,PC）和传输概率（transmission probability,TP）控制的传输方案，以最小化认知SWIPT网络中断概率为目标，给出了最佳解决方案，同时比较了两种传输方案的中断概率，PC方案的中断概率解析式如式（2）所示：
参考文献[29]考虑了在时隙协作认知无线网络（collaborative cognitive radio network,CCRN）中，认知用户从RF无线电信号中收集能量并转发主用户信号，以换取其自身传输的一小部分时间。参考文献[30]分析了基于SWIPT的CCRN中断性能，其中认知SWIPT中继节点从主用户收集能量。参考文献[31]考虑了一个专用（或第三方）中继节点，它具有用于中继传输的能量收集功能，同时研究了系统中断性能。在参考文献[29-31]的基础上，参考文献[32]研究了具有动态能量收集的CCRN SWIPT机会中继，提出了基于动态协同的认知SWIPT系统模型新框架，该框架如图3所示，采用直接传输、中继传输和能量收集3种模式。在第一种模式中，ST作为中继，SR在第1种模式解码从主用户发射机（primary transmitter,PT）接收的信号，如图3(a）所示；在第2种模式中，ST用作中继，并且SR在第一阶段中从PT接收信号能量，如图3(b）所示；如图3(c）所示，在第3种模式中，ST保持沉默，并且SR从PT收集能量。总而言之，基于动态协同的认知SWIPT系统模型新框架的独特特征有3个方面：首先，有3种传输模式：第1种模式可以用于直接传输，第2种模式与第3种模式用于中继传输；其次，由于能量收集功能嵌在SR中，能量收集可以应用于直接传输与中继传输；第三，根据信道条件，中继和能量收集都是动态的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]携能网络中保障能效的缓存队列中继选择与能量分配方案[J]. 石振波,许晓荣,孙明杭,沈霖晖. 信号处理. 2019(11)
[2]无线携能网络中一种基于时隙切换的中继辅助信能同传协议[J]. 洪鑫龙,许晓荣,石振波. 信号处理. 2018(12)
[3]Nakagami-m衰落信道下存在窃听攻击的认知中继网络安全性与可靠性折中方案[J]. 王兴鹏,许晓荣,胡安迪,冯维. 电信科学. 2018(12)
[4]无线携能通信中一种能效优先的缓存队列机制中继选择方案[J]. 洪鑫龙,许晓荣,姚英彪. 电信科学. 2018(03)
[5]采用注水因子辅助搜索的能效优先子载波功率联合优化算法[J]. 伍伟伟,许晓荣,王云川,曾嵘. 西安交通大学学报. 2017(08)
硕士论文
[1]认知中继系统中携能关键技术研究[D]. 王翔.北京邮电大学 2016
本文编号：3455990
【文章来源】：电信科学. 2020,36(10)
【文章页数】：15 页
【部分图文】：
图1 两种模式下的SWIPT接收机结构
空闲模式，若ST在主用户的保护区内或者ST没有完全充电同时主用户没有处于空闲状态，则ST处于空闲状态。认知SWIPT网络能量收集示意图如图2所示。在此基础上，参考文献[21]分析了ST的传输概率和认知网络的空间吞吐量，并推导了在给定中断概率约束的情况下，认知网络吞吐量最大化时ST的最优传输功率和ST密度，为未来的认知SWIPT网络优化提供了一种有效的方法。参考文献[23]首次研究了认知SWIPT网络在频谱共享场景中，基于信道质量阈值并利用机会调度方法，得到认知用户的遍历容量、误码率、吞吐量和能量收集的解析表达式，并确定了满足给定目标中断概率的最优阈值。参考文献[24]研究了较为基础的具有平均能量约束的认知SWIPT系统，提出了两种分别由功率控制（power control,PC）和传输概率（transmission probability,TP）控制的传输方案，以最小化认知SWIPT网络中断概率为目标，给出了最佳解决方案，同时比较了两种传输方案的中断概率，PC方案的中断概率解析式如式（2）所示：
参考文献[29]考虑了在时隙协作认知无线网络（collaborative cognitive radio network,CCRN）中，认知用户从RF无线电信号中收集能量并转发主用户信号，以换取其自身传输的一小部分时间。参考文献[30]分析了基于SWIPT的CCRN中断性能，其中认知SWIPT中继节点从主用户收集能量。参考文献[31]考虑了一个专用（或第三方）中继节点，它具有用于中继传输的能量收集功能，同时研究了系统中断性能。在参考文献[29-31]的基础上，参考文献[32]研究了具有动态能量收集的CCRN SWIPT机会中继，提出了基于动态协同的认知SWIPT系统模型新框架，该框架如图3所示，采用直接传输、中继传输和能量收集3种模式。在第一种模式中，ST作为中继，SR在第1种模式解码从主用户发射机（primary transmitter,PT）接收的信号，如图3(a）所示；在第2种模式中，ST用作中继，并且SR在第一阶段中从PT接收信号能量，如图3(b）所示；如图3(c）所示，在第3种模式中，ST保持沉默，并且SR从PT收集能量。总而言之，基于动态协同的认知SWIPT系统模型新框架的独特特征有3个方面：首先，有3种传输模式：第1种模式可以用于直接传输，第2种模式与第3种模式用于中继传输；其次，由于能量收集功能嵌在SR中，能量收集可以应用于直接传输与中继传输；第三，根据信道条件，中继和能量收集都是动态的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]携能网络中保障能效的缓存队列中继选择与能量分配方案[J]. 石振波,许晓荣,孙明杭,沈霖晖. 信号处理. 2019(11)
[2]无线携能网络中一种基于时隙切换的中继辅助信能同传协议[J]. 洪鑫龙,许晓荣,石振波. 信号处理. 2018(12)
[3]Nakagami-m衰落信道下存在窃听攻击的认知中继网络安全性与可靠性折中方案[J]. 王兴鹏,许晓荣,胡安迪,冯维. 电信科学. 2018(12)
[4]无线携能通信中一种能效优先的缓存队列机制中继选择方案[J]. 洪鑫龙,许晓荣,姚英彪. 电信科学. 2018(03)
[5]采用注水因子辅助搜索的能效优先子载波功率联合优化算法[J]. 伍伟伟,许晓荣,王云川,曾嵘. 西安交通大学学报. 2017(08)
硕士论文
[1]认知中继系统中携能关键技术研究[D]. 王翔.北京邮电大学 2016
本文编号：3455990
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3455990.html
