【摘要】：近年來,物聯(lián)網(wǎng)(Internet-of-Things,IoT)得到了快速發(fā)展,“感知中國”、智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景也得到了越來越多的關(guān)注。在物聯(lián)網(wǎng)場景下,通常將會存在大量傳感器等小微型設(shè)備,而其中的一些設(shè)備(例如部署在廠房中的傳感器)需要長期以低功耗、低成本的方式工作,對于便捷供電與低功耗綠色通信等技術(shù)提出了更高的要求。在供電問題上,使用線纜對大量小微型設(shè)備供電時(shí),布線成本和復(fù)雜度都較高,所以更為方便、靈活的無線供電是更理想的方式。近年來無線供電技術(shù)也快速發(fā)展,近距離的電磁感應(yīng)耦合式無線供電技術(shù)已用于商用產(chǎn)品中,而射頻供電(radio frequency powering,RF powering)則是一種利用射頻電磁波傳輸能量的無線供電技術(shù),供電距離較遠(yuǎn),適合對大量設(shè)備供電。并且射頻信號已經(jīng)存在于各類生產(chǎn)生活環(huán)境中,需電設(shè)備甚至可以從這些信號中獲取能量,使得射頻供電更具有優(yōu)勢。而對于設(shè)備的綠色通信需求,無線通信同樣是更便捷的解決方式。然而傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)例如蜂窩網(wǎng)、Wi-Fi、藍(lán)牙等,其能量消耗對于小微型設(shè)備而言較大。而近年來得到關(guān)注的環(huán)境反向散射通信(ambient backscatter communication,AmBC)則是一種超低功耗的綠色通信技術(shù)。這種技術(shù)通過反射環(huán)境中已存在的信號進(jìn)行通信,功耗很低甚至無功耗,也不需要專用的無線頻譜資源,部署和維護(hù)成本都較低,非常適合大量通信要求不高的小微型設(shè)備。不過當(dāng)前對于環(huán)境反向散射通信的研究較少,缺乏對大規(guī)模應(yīng)用場景的建模和分析。而本文則在蜂窩網(wǎng)背景下,對大規(guī)模的、結(jié)合射頻供電和認(rèn)知無線電(cognitive radio)的環(huán)境反向散射通信進(jìn)行分析研究。認(rèn)知無線電技術(shù)是一種使得設(shè)備可以感知并利用環(huán)境信號,以提高無線頻譜資源利用率的技術(shù),可以和射頻供電以及環(huán)境反向散射通信緊密地結(jié)合,帶來更穩(wěn)定、靈活的綠色通信。本文首先使用空間點(diǎn)過程對網(wǎng)絡(luò)中各類設(shè)備,包括基站、蜂窩網(wǎng)用戶和作為次用戶的小微型設(shè)備的空間分布進(jìn)行了建模,詳細(xì)分析了網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間劃分、干擾情況等,之后使用隨機(jī)幾何方法對蜂窩網(wǎng)用戶和次用戶的性能進(jìn)行了分析。結(jié)果表明次用戶具有不錯(cuò)的通信性能,并且對蜂窩網(wǎng)用戶的干擾十分有限。此外,本文提出了能量存儲再利用模型以進(jìn)一步提高次用戶的能量利用率。之后對于大量次用戶對多信道的選擇等資源分配問題,本文使用演化博弈進(jìn)行了建模,并設(shè)計(jì)了一個(gè)基于復(fù)制者動態(tài)的迭代選擇算法進(jìn)行分析。本文的研究結(jié)果展現(xiàn)了環(huán)境反向散射通信這一新技術(shù)對于綠色無線通信的積極影響,并為實(shí)際應(yīng)用提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN926;TP391.44

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本文編號：2601782