基于无线能量采集技术的室内传感器网络性能研究
发布时间：2020-12-13 16:47
近年来,无线通信领域中能量损耗问题受到了社会各界的广泛关注。自然能源的过度使用会造成资源枯竭、全球变暖等一系列的负面影响。在倡导“绿色通信”的背景下,能量采集（Energy Harvesting,EH）技术逐渐地进入了人们的视野。传统的EH技术主要从光能、水能、风能、潮汐能等可再生能源中采集能量,但外界环境是随机变化的,不能提供稳定的能量供应,而且在传感器网络中,通信节点大多数由电池供电,但在自然条件险恶的环境中,更换电池是极其不便的。因此,最大限度地延长无线网络的生命周期是亟待解决的难题。众多的科研工作者将目光逐渐聚焦到从无线射频（Radio Frequency,RF）信号中采集能量,与从太阳能、风能等自然能源中采集能量相比,此技术的优点是可以同时进行能量收集和信息传输,这种EH技术也称为无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT）技术。基于SWIPT技术,本文主要研究了在对数正态（Log-normal）衰落信道下,采用放大转发（Amplify-and-Forward,AF）的单向传输中继协作系统...
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有SWITP的协作网络
第二章基于无线携能技术的协作通信7第二章基于无线携能技术的协作通信2.1无线通信技术无线通信中继网络很好地结合了SWIPT技术和协作中继技术，其中SWIPT技术可为能量受限的通信网络提供一种绿色环保的解决途径，协作中继技术可以有效的提高无线通信网络的信息传输效率，提供高效的通信服务。通过将SWIPT技术和协作中继技术的优势结合起来，信息的传输速率和能量传输效率可得到有效的改善，对无线通信的发展有着深远的影响。图2-1表示一个SWIPT协作网络，其中能量受限的中继节点协助源节点和目的节点之间的信息传输。因此，中继节点需要从源节点广播的RF信号中获取能量，该能量可以存储在可充电电池中，然后将其用于通信链路的信息传输[15]。图2-1具有SWITP的协作网络2.2无线能量接收技术在SWIPT系统中，接收机接收到电磁波信号后，在信息解码的同时，要实现对同一束射频信号的能量进行采集，使其用于整个网络的正常运转或贮存便于后期使用。图2-2为SWIPT系统模型图：图2-2SWIPT系统模型图文献[22]提出了三种众所周知的接收机结构：理想(Ideal)型接收机、时隙切换
第二章基于无线携能技术的协作通信8(TS)型接收机和功率分配(PS)型接收机。2.2.1理想型接收机当接收器接收到RF信号后，从同一束RF信号中采集能量的同时进行信息解码。由于解码信息之后，也会耗尽其携带的所有能量，设备后续不能再采集能量。因此，在实际的通信网络中，理想型接收机是不可能实现的，只能作为SWIPT系统的信息速率的理论上限[1]。以上所述就是理想型接收机的工作原理。2.2.2时隙切换型接收机TS型接收机的工作原理：在第一时隙内，接收机将源节点传输过来的信号全部用于采集能量。在下一时隙内，将接收信号全部用于信息解码。其中能量采集和信息处理的时间占比称之为时隙分切换因子，即图2-3的字母。图2-3为TS接收机的原理框图[9]。图2-3时隙切换接收机的原理框图2.2.3功率分配型接收机PS型接收机的工作过程：当接收到源节点发送的信号时，一部分信号用于收集能量，另一部分信号用于信息传输，信号用于能量采集和解码信息的比例称为功率分配因子。图2-4表示PS型接收机的框图[9]。图2-4功率分配型接收机的框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SWIPT的全双工中继协作系统能效研究[J]. 闫怡菲,张顺外. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]基于SWIPT的协作中继系统动态时间分配策略[J]. 宁倩丽,李陶深,王哲. 广西大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]LDPC码在各种衰落信道中性能分析[J]. 尹芳,滕舟,仇洪冰. 桂林电子科技大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]双向中继系统中继选择和功率分配算法的分析与设计[D]. 楼思嘉.南京邮电大学 2014
[2]阴影相关复合衰落信道下的分集中断性能研究[D]. 张锐.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]多用户多中继无线携能通信系统性能优化算法研究[D]. 贾英林.北京邮电大学 2019
[2]SWIPT协作通信系统资源分配与中继选择联合方案研究[D]. 陈珊珊.华南理工大学 2019
[3]优化能量利用的多中继选择和协作传输研究[D]. 何花.广西师范大学 2018
[4]多天线远场无线能量采集系统及应用[D]. 唐大津.华南理工大学 2017
[5]Nakagami平坦衰落信道仿真模型研究[D]. 郭振.西安电子科技大学 2014
本文编号：2914855
【文章来源】：西北师范大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
具有SWITP的协作网络
第二章基于无线携能技术的协作通信7第二章基于无线携能技术的协作通信2.1无线通信技术无线通信中继网络很好地结合了SWIPT技术和协作中继技术，其中SWIPT技术可为能量受限的通信网络提供一种绿色环保的解决途径，协作中继技术可以有效的提高无线通信网络的信息传输效率，提供高效的通信服务。通过将SWIPT技术和协作中继技术的优势结合起来，信息的传输速率和能量传输效率可得到有效的改善，对无线通信的发展有着深远的影响。图2-1表示一个SWIPT协作网络，其中能量受限的中继节点协助源节点和目的节点之间的信息传输。因此，中继节点需要从源节点广播的RF信号中获取能量，该能量可以存储在可充电电池中，然后将其用于通信链路的信息传输[15]。图2-1具有SWITP的协作网络2.2无线能量接收技术在SWIPT系统中，接收机接收到电磁波信号后，在信息解码的同时，要实现对同一束射频信号的能量进行采集，使其用于整个网络的正常运转或贮存便于后期使用。图2-2为SWIPT系统模型图：图2-2SWIPT系统模型图文献[22]提出了三种众所周知的接收机结构：理想(Ideal)型接收机、时隙切换
第二章基于无线携能技术的协作通信8(TS)型接收机和功率分配(PS)型接收机。2.2.1理想型接收机当接收器接收到RF信号后，从同一束RF信号中采集能量的同时进行信息解码。由于解码信息之后，也会耗尽其携带的所有能量，设备后续不能再采集能量。因此，在实际的通信网络中，理想型接收机是不可能实现的，只能作为SWIPT系统的信息速率的理论上限[1]。以上所述就是理想型接收机的工作原理。2.2.2时隙切换型接收机TS型接收机的工作原理：在第一时隙内，接收机将源节点传输过来的信号全部用于采集能量。在下一时隙内，将接收信号全部用于信息解码。其中能量采集和信息处理的时间占比称之为时隙分切换因子，即图2-3的字母。图2-3为TS接收机的原理框图[9]。图2-3时隙切换接收机的原理框图2.2.3功率分配型接收机PS型接收机的工作过程：当接收到源节点发送的信号时，一部分信号用于收集能量，另一部分信号用于信息传输，信号用于能量采集和解码信息的比例称为功率分配因子。图2-4表示PS型接收机的框图[9]。图2-4功率分配型接收机的框图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SWIPT的全双工中继协作系统能效研究[J]. 闫怡菲,张顺外. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]基于SWIPT的协作中继系统动态时间分配策略[J]. 宁倩丽,李陶深,王哲. 广西大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]LDPC码在各种衰落信道中性能分析[J]. 尹芳,滕舟,仇洪冰. 桂林电子科技大学学报. 2010(03)
博士论文
[1]双向中继系统中继选择和功率分配算法的分析与设计[D]. 楼思嘉.南京邮电大学 2014
[2]阴影相关复合衰落信道下的分集中断性能研究[D]. 张锐.国防科学技术大学 2013
硕士论文
[1]多用户多中继无线携能通信系统性能优化算法研究[D]. 贾英林.北京邮电大学 2019
[2]SWIPT协作通信系统资源分配与中继选择联合方案研究[D]. 陈珊珊.华南理工大学 2019
[3]优化能量利用的多中继选择和协作传输研究[D]. 何花.广西师范大学 2018
[4]多天线远场无线能量采集系统及应用[D]. 唐大津.华南理工大学 2017
[5]Nakagami平坦衰落信道仿真模型研究[D]. 郭振.西安电子科技大学 2014
本文编号：2914855
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