基于能量收集中繼網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化功率控制及多用戶能量協(xié)作.pdf

1、中繼技術(shù)能夠有效地抵抗無線信道衰落，提高系統(tǒng)容量，擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋?；谀芰渴占臒o線中繼網(wǎng)絡(luò)，由于節(jié)點(diǎn)具有從周圍環(huán)境中收集能量的能力，可以克服傳統(tǒng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)能量受限的瓶頸，并有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。無線信息與能量的同時(shí)傳輸(SWIPT)，利用射頻(RF)信號不僅能傳輸信息，同時(shí)也能傳遞能量的特性，成為了處理一些無線節(jié)點(diǎn)難以供能的新方法。本文主要關(guān)注的是SWIPT下基于能量收集的無線中繼網(wǎng)絡(luò)，研究了該網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化功率控制及多用戶協(xié)作問題，

2、主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）SWIPT單向中繼系統(tǒng)和雙向中繼系統(tǒng)的功率控制優(yōu)化方案。首先，討論了SWIPT協(xié)議下的單向中繼和雙向中繼模型。對于單向中繼系統(tǒng)，求得了能夠最大化系統(tǒng)吞吐量的最優(yōu)功率分流比的閉合解。對于非對稱雙向中繼系統(tǒng)，本文提出了一個(gè)新的功率分流策略來最大化系統(tǒng)吞吐量。考慮到總發(fā)射功率的限制，本文利用凸優(yōu)化技術(shù)研究了一個(gè)所有節(jié)點(diǎn)間功率分配的半閉合問題。如果中繼節(jié)點(diǎn)靠近其中一個(gè)終端，那么雙向中繼系統(tǒng)的優(yōu)化功率分配問題將

3、會退化成單向中繼模式。對于對稱雙向中繼系統(tǒng)，求得了一個(gè)功率分配的閉合解和功率分流比。對這三個(gè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行數(shù)值仿真對比，可以看出，相較于沒有消耗額外能量的無協(xié)作中繼方法，提出的功率分配算法可以提升傳輸速率。
　　（2）考慮了一個(gè)無線協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的能量協(xié)作方案。該方案主要著眼于中繼節(jié)點(diǎn)在放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)模式和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)模式下，在多用戶對之間分配收集到能量的能量協(xié)作策略。本文首先提出了一個(gè)在中繼節(jié)點(diǎn)無能量協(xié)作的最優(yōu)解，然后確定了一個(gè)