无线携能通信中的频谱效率与能量效率

发布时间：2017-12-30 21:56

  本文关键词：无线携能通信中的频谱效率与能量效率　出处：《山东大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：随着无线通信技术和能量收集(Energy Harvesting,EH)技术的发展,一种将无线信息传输和无线能量收集技术结合起来的新技术-无线携能通信技术(Simultaneously Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)应运而生,随着5G移动通信技术的发展及无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)的大规模使用,无线携能通信技术将拥有越来越广阔的应用前景与实用价值。另一方面,近年来移动通信系统用户数量的快速增长,用户要求急剧上升,可用的频谱资源日益紧张,传输速率的提升又进一步加大了能量的消耗,不但会加剧环境污染,同时也会增加经济成本的支出。在这种背景下,提升无线通信系统的频谱效率(Spectral Efficiency,SE)与能量效率(Energy Efficiency,EE)已经成为了越发重要的研究课题,吸引了大量的研究人员并已经具有了诸多相对成熟的研究成果。但作为具有重要应用前景的新兴技术,目前对于无线携能通信中的频谱效率和能量效率的研究还相对薄弱,本文从无线携能通信中的频谱效率和能量效率的定义及其折中优化策略两方面对其进行了相应的研究。为了明确无线携能通信系统中频谱效率和能量效率的定义,本文首先介绍了无线携能通信的概念及其基本原理,并建立了基于单收单发(SISO)的无线携能通信系统通用系统架构和信道模型,随后利用Powercast公司的P2110-EVAL-01无线能量传输组件对该模型进行了实测验证,验证本文所提出模型的实用性与精确性。区别于传统无线通信领域的频谱效率和能量效率,本文从无线能量收集与无线信息传输两方面对无线携能通信中的频谱效率和能量效率进行了分析,将其分为信息传输中的能量效率(Energy Efficiency for Information Transfer,EEIT),信息传输中的频谱效率(Spectral Efficiency for Information Transfer,SEIT),能量收集中的能量效率(Energy Efficiency for Energy Harvesting,EEEH)和能量收集中的频谱效率(Spectral Efficiency for Energy Harvesting,SEEH)四种,并分别对其进行了精确地定义。为了对无线携能通信中频谱效率和能量效率的折中优化进行研究,本文对无线携能通信系统在应用过程中主要的外部条件限制进行了分析,并总结出三种最重要的外部资源限制:发射端能量供应,系统可用频谱资源与接收端电池电量,根据这三种资源的供应状况充足与否将无线携能通信系统的外部工作环境分为八种基本情况。基于全新的频谱效率和能量效率的定义及本文提出的无线携能通信系统模型,本文分析并总结出了影响无线携能通信系统中频谱效率和能量效率的两种核心工作参数:一是信号发射功率,二是系统对同一束信号分别进行信息解码与能量收集的分流系数。对于八种不同的外部工作环境,我们提出了八种不同的优化策略来处理无线携能通信中频谱效率和能量效率的折中优化。仿真结果证明,根据本文提出的频谱效率和能量效率的优化策略,我们可以通过调节系统的两种核心参数,来实现无线携能通信系统中频谱效率和能量效率的最优折中与优化,并使系统工作性能处于最优状态。
[Abstract]:With the development of wireless communication technology and energy collection ( EH ) technology , a new technology - wireless portable communication technology combining wireless information transmission and wireless energy collection technology has been developed . With the development of 5G mobile communication technology and the large - scale use of Wireless Sensor Network ( WSN ) , the paper introduces the concept and basic principle of wireless portable communication technology . 鑳介噺鏀堕泦涓�鐨勮兘閲忔晥鐜�(Energy Efficiency for Energy Harvesting,EEEH)鍜岃兘閲忔敹闆嗕腑鐨勯�戣氨鏁堢帲�

本文编号：1356676