面向协作中继的信息和能量联合传输技术研究

发布时间：2021-07-08 22:03

　　近年来,随着无线携能通信和中继技术的不断发展,信息和能量联合协作中继传输技术以其可以扩展通信网络的覆盖范围、增强传输可靠性、提高能量效率等优点受到了广泛关注。然而在协作中继传输中,能量传输损耗严重,且由于能量传输需要占用时频资源,导致传输频谱效率降低,因此需要对协作中继传输策略进行联合设计,提升能量获取效率和频谱效率。针对上述问题,本文研究了面向协作中继的信息和能量联合传输的资源分配问题和频谱共享机制,主要研究内容包括:（1）研究了基于无源中继的信息和能量联合传输的资源分配问题。提出了一种最大化收集能量的子载波分配和功率分配的联合优化算法。由于原始问题是一个整型非凸问题,通过对偶分解法对原始问题进行解耦,能够实现最优的系统性能。仿真验证表明,所提算法相比于传统算法,性能提升明显。（2）研究了基于认知中继的信息和能量联合传输的频谱共享问题。提出了一种自适应的频谱共享机制,即认知中继以一定的规则自适应地选择对主系统进行仅能量协作或者信息和能量协作从而实现主系统吞吐量与次系统吞吐量的折中。分析了该机制下系统中各条链路的吞吐量的闭式解,并通过优化自适应因子、时间分配系数使得在满足主系统性能限制... 

【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】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１典型的信息和能量协同传输网络??

?＿子载波??图３－１系统模型??本章研究的是典型的基于ＳＷＩＰＴ的单向双跳ＯＦＤＭ中继网络，如图３－１所??示。图中共有三个单天线通信节点，分别为Ｓ、Ｒ和Ｄ，其中Ｓ有稳定的能量供??给，Ｄ能量受限且由于环境限制只能从ＲＦ信号中收集能量，Ｓ与Ｄ之间存在下??行链路，为了能维持正常的通信，Ｄ需要从Ｓ所发出的信号中既获得信息又获得??能量。然而，由于Ｓ与Ｄ之间距离较远或存在障碍物阻挡的原因，Ｓ与Ｄ之间??的直传链路基本不可用。因此，Ｒ作为中继协助Ｓ与Ｄ之间的信息和能量传输，??但由于Ｒ能量受限因此需要从Ｓ到Ｒ的信号中收集能量以便协助Ｓ进行信号和??能量的转发，这里假定Ｒ通过ＤＦ方式进行信息转发。此外，假定网络中各节点??釆用ＯＦＤＭ的方式进行通信，信号被调制到Ｚ个正交的子载波上，令子载波集??合为Ｌ。整个过程分为两个时隙：第一个时隙

单个子载波的ＳＮＲ＜ｄＢ）??图３－２所提算法的收敛性??图３－３对比了不同算法的能量收集性能，包括本章所提算法、基于子载波分??配算法（ＳＡＢ）以及基准线。对于ＳＡＢ算法，我们假定一部分子载波用于信息??解码，另一部分子载波用于能量收集。其中子载波分配方案类似于联合资源分配??算法，不同的是子载波的功率分配根据信道状态通过注水算法得到。而对于基准??线，我们则假定Ｓ直接传递信息和能量到Ｄ，子载波分配和功率分配算法类似于??联合资源分配算法。??从图３－３可以看出，随着ＳＮＲ的增大，接收端所收集的能量呈指数型增长。??这是因为，在同样的目标信息速率的情况下，分配给信息解码的子载波随着总发??射功率的增大而降低，因此，更多的子载波将会用于能量传输。此外，从图中还??可以看出

【参考文献】：
期刊论文
[1]Secure Beamforming Design for SWIPT in Cooperative D2D Communications[J]. Li Jiang,Cheng Qin,Xixi Zhang,Hui Tian.  中国通信. 2017(01)



本文编号：3272415