基于无线携能的无线传感网络系统的能量优化算法研究

发布时间：2021-04-28 06:08

　　现在无线网络传感网络系统（WSN）具有广阔的应用前景,但是制约其发展的一个主要瓶颈就是无线传感设备节点的工作寿命受到能量的制约,这主要是因为传感设备节点通常体积很小,相应的其电池也会比较小,电池的电量有限的,而且充电困难。无线携能技术就是通过利用射频信号在携带信息的同时传输能量,在传感节点接收到射频信号之后,通过一定的转换,就可以将一部分信号来进行信息解码,另一部分就可以通过能量收集的技术存储起来,这样就可以大大延长传感设备节点的使用寿命,从根本上解决传感设备节点的能量受限问题。目前国内外对于无线携能技术（simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT）的研究主要集中下行链路的波束成形和功率分配因子等,几乎没有文献将上行链路考虑进来,也只有一些基于收集然后传输协议的研究时间分配的系统,但是并没有考虑信息传输的影响。为了更符合实际情况,本文同时联合考虑了上下行链路的无线传感网络系统。然而随着无线通信的迅猛发展,能够使用的无线信道的频谱资源一直在减少。所以,在该文章中我也考虑了如何调高无线信道的频谱利用率问题,在此基础上... 

【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】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景以及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容和成果
    1.4 论文结构及章节安排
第二章 背景理论基础
    2.1 无线携能技术
        2.1.1 无线携能技术基础理论
        2.1.2 功率分配方案设计
    2.2 无线信道理论
        2.2.1 无线信道介绍
        2.2.2 基于Nakagami-m信道下的PDF
    2.3 MIMO技术
        2.3.1 多用户MISO模型
        2.3.2 多用户MISO系统中的波束成形技术
        2.3.3 多用户MISO系统容量分析
    2.4 凸优化基本理论
        2.4.1 凸优化简介
        2.4.2 凸优化基本概念
        2.4.3 拉格朗日对偶函数
    2.5 本章小结
第三章 基于SWIPT的无线传感网络的能量优化算法研究
    3.1 系统模型和问题建立
        3.1.1 建立系统模型
        3.1.2 系统中断概率和遍历容量分析
        3.1.3 系统能量效率分析
        3.1.4 建立系统优化问题
    3.2 对于接收波束成形矩阵W的求解
    3.3 对于上行链路的功率分配P的求解
        3.3.1 二次规划简介
        3.3.2 基于凸优化理论求解功率分配P
    3.4 对于下行链路中波束成形矩阵V的求解
        3.4.1 二次约束二次规划问题和半正定松弛算法简介
        3.4.2 基于凸优化思想优化下行波束成形矩阵V
        3.4.3 基于SDR的近似优化方法
        3.4.4 基于拉格朗日的次优化算法
        3.4.5 求解拉格朗日乘子μ的最优值
        3.4.6 优化时间分配τ
        3.4.7 迭代算法步骤
    3.5 模拟仿真结果分析
    3.6 本章小结
第四章 基于SWIPT的单天线的无线传感网络
    4.1 系统模型
    4.2 系统建模
    4.3 仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 未来工作展望
附录
    缩略词表
    主要数学符号表
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]探究无线通信技术的发展[J]. 赵大磊.  电子测试. 2016(08)
[2]无线传感器网络综述[J]. 马祖长,孙怡宁,梅涛.  通信学报. 2004(04)
[3]智能天线波束赋形技术[J]. 范柰青,马军.  通信世界. 2001(25)

硕士论文
[1]无线携能通信系统中基于节能和信息安全的资源分配算法研究[D]. 喻晓春.重庆邮电大学 2015



本文编号：3164954