【摘要】：移動(dòng)設(shè)備的指數(shù)增加和無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)的龐大需求,造成了嚴(yán)重的無線電頻譜稀缺問題以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能耗問題。為同時(shí)解決頻譜缺失和能耗問題,將全雙工技術(shù)與無線信息與能量同傳技術(shù)相結(jié)合,是綠色高效通信的新方向。本文開展全雙工無線信息與能量同傳系統(tǒng)中的資源分配算法以及優(yōu)化傳輸方案研究,主要工作與創(chuàng)新如下:1.針對目前全雙工無線系統(tǒng)中能量與信息同傳方案存在的問題,本文以系統(tǒng)和速率為優(yōu)化目標(biāo),提出一種適用于多節(jié)點(diǎn)的全雙工信息與能量同傳系統(tǒng)的傳輸方案。區(qū)別于已有方案,所提方案中源端和多個(gè)節(jié)點(diǎn)均采用全雙工模式,假設(shè)信道狀態(tài)信息已知,下行信道以無線射頻為媒介同時(shí)傳輸信號和能量,上行信道以時(shí)分多址接入方式傳輸信息。用戶采用功率分裂式的接收機(jī)結(jié)構(gòu),收集期望信號和干擾信號中的能量。為此,本文以系統(tǒng)加權(quán)速率和為性能指標(biāo),首先聯(lián)合優(yōu)化時(shí)間切換因子和功率分裂系數(shù)。然后采用拉格朗日算子求時(shí)間切換因子的最優(yōu)解,同時(shí)基于黃金分割設(shè)計(jì)了一種優(yōu)化算法求取功率分裂系數(shù)的最優(yōu)解,并且討論了算法的收斂性和復(fù)雜度。最后,通過仿真驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的算法及傳輸方案具有一定的和速率性能優(yōu)勢。2.為區(qū)別于現(xiàn)有全雙工無線信息與能量同傳系統(tǒng)的研究,本文在最大化多天線全雙工信息與能量同傳系統(tǒng)和速率的同時(shí),考慮了其魯棒性和能量效率,并提出了一種魯棒性預(yù)編碼及高能效時(shí)隙分配方案。首先,為減少全雙工系統(tǒng)中自干擾對和速率造成的影響,基于奇異值分解及最小均方誤差算法對系統(tǒng)自干擾進(jìn)行消除;然后,固定時(shí)隙分配因子,在自干擾信道存在估計(jì)誤差的情況下,基于一階泰勒凸逼近對原優(yōu)化問題進(jìn)行魯棒預(yù)編碼設(shè)計(jì),并給出相應(yīng)的迭代算法;進(jìn)一步,提出了不同約束條件下的時(shí)隙分配方案,并推導(dǎo)了不同方案下的時(shí)隙分配因子的最優(yōu)解。最后,通過仿真與現(xiàn)有結(jié)果比較,證明了本文所提方案具有更好的性能。3.針對能量收集電路的非線性特性,并克服傳統(tǒng)線性能量收集模型不實(shí)用的問題,本文提出一種實(shí)用的非線性能量收集模型,該模型考慮了電路的靈敏特性和飽和特性。為了同時(shí)解決無線中繼需要的頻譜和能耗問題,本文將該模型應(yīng)用于全雙工譯碼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng),分析并計(jì)算了系統(tǒng)的中斷性能,包括中斷概率和容量。結(jié)合不同的系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的要求,本文進(jìn)一步討論基于中斷性能的最優(yōu)非線性能量收集方案,給出了使全雙工系統(tǒng)的中斷概率最小的最優(yōu)解的閉式表達(dá)式,同時(shí)基于黃金分割法求取了使系統(tǒng)中斷容量最大的最優(yōu)解。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性,而且表明了本文模型下的全雙工系統(tǒng)的中斷性能與傳統(tǒng)線性模型下的系統(tǒng)性能有較大差異。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN92
【圖文】：

圖 2. 1 全雙工通信系統(tǒng)模型 2.1 所示，節(jié)點(diǎn) 1 工作與全雙工模式，在同一頻段內(nèi)，節(jié)點(diǎn) 1 的同時(shí)，也能接收節(jié)點(diǎn) 2 發(fā)送的信號和自身發(fā)送的信號，其中

圖 2. 3 信息與能量同傳原理示意圖圖 2.3 是信息與能量同傳系統(tǒng)的通信原理圖。發(fā)送端利用功放器將發(fā)送信號無線電磁波的方式從天線傳輸?shù)娇沼蛑�，在傳輸過程中，無線信號也承載著一部

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本文編號：2725187