协作通信下的无线携能网络传输策略研究

发布时间：2021-04-15 00:29

　　近些年,无线数据领域得到了快速发展,像无线设备或是无线传感器节点电池能量消耗较大,并且对于能量受限的节点来说,能量不足而影响生命周期更是亟待解决的问题。近几年绿色通信技术提出较多,因此,无线携能网络（Simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）应运而生,它是采取能量收集技术,通过射频信号（Radio frequency,RF）从周围环境中获取能量,来解决传感器节点能量不足的问题。能量收集也属于近些年的热门研究方向之一,并且应用领域十分广泛。SWIPT是将信号分为能量和信息两部分进行同时传输,有效的提高了传输效率。然而,为了实现无线携能网络的性能更优以及吞吐量最大化,无线信息与能量同时传输技术网络资源分配方案及传输模式等问题仍属于值得研究的内容。本文针对以上问题进行了研究,设计了两种基于无线携能网络的传输协议以及中继选择策略,制定有效的传输方案,对提升系统性能有重要意义。具体研究工作如下:首先,深入研究了无线信息与能量同时传输技术的体系结构和资源分配策略,在SWIPT的应用背景下,建立了系统模型。其次,本文设计了直... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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计算设备的演化历史目前，物联网行业发展迅速，如智能家居、智能农业、智慧交通、生命体征

吉林大学硕士学位论文34图3.7路径损耗指数对能量效率的影响图3.8吞吐量效率和源节点处高斯白噪声方差2的关系图3.8是基于本文提出的两种传输协议，描绘了最佳吞吐量和源节点处高斯白噪声方差2之间的关系。当源节点处噪声方差较小时，中继传输协议和直接传输协议的性能十分稳定，当二者分别超过一定的值后，便开始迅速下降,两种传输方式整体曲线趋势类似。当源节点处于一个高斯白噪声方差较小的环境中时，可以采取直接传输的方式来获得更好的吞吐量。然而当2>57时，直接传输策略的吞吐量效率接近于0，此时避免选择直接传输方式。

第4章基于AF双向网络的中继选择研究43的增加吞吐量效率逐渐增大，并且改进的最大信噪比策略性能优于改进的最大能量收集策略，这和文章[30]中的仿真结果曲线是相一致的。当>80时,最大能量收集策略优于最大信噪比策略性能，并且无限增大时，吞吐量效率接近1，也符合正常的实际情况。图4.5中继数量N对吞吐量效率的影响在实际情况中，源节点到中继节点1和中继节点到目的节点2的值是不相等的，是存在非等距中继选择的情况。前面已经给出等距的两个距离参数之和为6，因此令非等距的源节点到目的节点距离1′=4.5,中继节点到目的节点2′=1.5，使得1+2=1′+2′。如图4.5，当只有一个中继，即N=1时，吞吐量效率相同，此时不需要进行中继选择，对于不同种的中继选择策略，两种传输方案有相同的系统性能。当N>1时，随着N不断增大，等距的最大能量收集策略与非等距的最大能量收集策略的吞吐量效率均增加，因此，MHE的中继选择可以提升放大转发的中继系统性能。随着中继个数N的增加，等距的最大信噪比策略和等距的最大能量收集策略之间的性能差距逐渐增大，这是由于改进的最大能量收集策略增长缓慢，尤其是当非等距的情况下，当N>3时，吞吐量效率的值趋于平稳。因此可以得出结论，在中继选择当中，中继个数的增加未必使吞吐量一定增加。


本文编号：3138301