无线中继系统信息与能量同传资源分配优化算法研究

发布时间：2017-09-25 15:02

  本文关键词：无线中继系统信息与能量同传资源分配优化算法研究

  更多相关文章： 能量收集 信息和能量同传 资源分配 凸优化 多中继选择

【摘要】：无线中继可以低成本地有效扩展无线通信覆盖范围和实现协作分集,是新一代无线通信网络的关键技术。然而,在许多应用场合,无线中继使用电池供电,其容量和使用寿命有限,已成为制约无线中继技术推广应用的瓶颈问题。本文基于无线信息与能量同传技术,针对使用能量分离接收机进行能量收集的无线中继系统,研究最优能量分离优化算法,其目标是最大化端到端的系统可达速率。由于存在非凸的中继能量收集约束,无线中继系统信息与能量同传的资源分配问题是一个非凸问题。本文通过变量代换,分别把解码转发中继和放大转发中继的非凸资源分配问题转换为凸优化问题,并通过求解该凸问题,得到了最优的资源分配算法。仿真结果表明,与能量分离中继固定分配的能量收集方案或时分中继的无线中继系统相比,本文提出的最优资源分配算法可以显著地提高系统的端到端可达速率。在此基础上,为了进一步提高端到端系统的可达速率和稳定性等系统性能,本文利用多中继协作网络对系统进行异步联合优化,其中多中继选择策略是对其进行优化的主要手段之一。多中继选择策略,是利用分集合并技术提高无线中继网络系统表现的一种优化策略。本文针对由多个平行的两跳中继系统构成的中继网络,利用基于遗传算法的多中继选择策略对无线中继网络进行优化,目的是利用等增益合并最大化目的端的信噪比SNR。仿真结果表明,在对两跳中继系统进行最优资源分配优化的基础上,利用遗传算法作为多中继选择策略进行联合优化后,系统的速率性能及稳定性得到了显著提高。
【关键词】：能量收集 信息和能量同传 资源分配 凸优化 多中继选择
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究现状10-12
• 1.2.1 信息与能量同传10-11
• 1.2.2 中继协作通信下的资源优化分配11-12
• 1.2.3 多中继选择技术12
• 1.3 研究内容及论文结构安排12-15
• 第二章 无线信息与能量同传技术15-21
• 2.1 中继能量收集及转发机制15
• 2.1.1 能量采集机制综述15
• 2.2 时分中继协议（TSR）15-17
• 2.3 能分中继协议（PSR）17-19
• 2.4 无线信息与能量同传技术的优势和应用前景19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 中继协作通信技术21-28
• 3.1 中继协作通信技术基础21-23
• 3.2 解码转发协议（DF）23-25
• 3.2.1 DF模型概述23-24
• 3.2.2 DF中继系统速率24-25
• 3.3 放大转发协议（AF）25-27
• 3.3.1 等效信道信噪比25-26
• 3.3.2 AF中继系统速率26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第四章 多中继选择技术28-36
• 4.1 多中继协作通信技术28-31
• 4.1.1 分集技术基础28
• 4.1.2 多中继选择技术28-31
• 4.2 遗传算法31-35
• 4.2.1 遗传算法综述31-35
• 4.2.2 遗传算法的优势及应用价值35
• 4.3 本章小结35-36
• 第五章 单中继资源分配优化算法36-45
• 5.1 能量采集中继系统36-37
• 5.2 无线中继系统信息与能同传资源分配算法37-40
• 5.2.1 DF中继系统资源分配算法37-39
• 5.2.2 AF中继系统资源分配算法39-40
• 5.3 仿真结果及分析40-43
• 5.4 本章小结43-45
• 第六章 资源分配优化与多中继选择联合优化算法45-51
• 6.1 多中继选择优化问题45
• 6.2 遗传-多中继选择算法建模45-48
• 6.2.1 标准遗传算法中继选择策略45-47
• 6.2.2 顺序选择遗传算法中继选择策略47-48
• 6.3 仿真结果及分析48-50
• 6.4 本章小结50-51
• 结语51-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

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本文编号：917985