無(wú)線信號(hào)與能量同步傳輸技術(shù)研究.pdf

1、能量受限無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，例如傳感網(wǎng)絡(luò)，是典型的通過(guò)電池來(lái)供電，只有有限的使用壽命。盡管通過(guò)更換電池或充電能在一定范圍內(nèi)延長(zhǎng)其使用時(shí)間，但通常這是高成本并且不便利的，在某些特定場(chǎng)景中，這甚至還是不可能的，（比如嵌入在建筑或病人體內(nèi)的傳感器）。一個(gè)更加便利并且安全的方法是使用多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)和能量同時(shí)傳輸技術(shù)。
　　論文研究了無(wú)線系統(tǒng)中的信號(hào)與能量同步傳輸問(wèn)題，通過(guò)對(duì)各個(gè)不同場(chǎng)景進(jìn)行合理討論以及合理設(shè)計(jì)，并提出相應(yīng)的功率分配算法來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化容量與

2、最大化接收能量之間的平衡。論文研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、研究了單用戶場(chǎng)景下的無(wú)線信號(hào)與能量同步傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化問(wèn)題。首先考慮了發(fā)送功率受限條件下基于信道容量的接收能量?jī)?yōu)化問(wèn)題，由于優(yōu)化問(wèn)題較難，討論松弛情況的最優(yōu)解的求解；接著，討論 SISO情形的優(yōu)化，將問(wèn)題分為發(fā)送端是未知和已知信道狀態(tài)信息兩種情況，分別建立接收端的功率分配策略、發(fā)送功率分配與接收功率分配聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題，得到兩個(gè)優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解。然后，考慮了發(fā)送功率受限條件下基于能量

3、的速率最大優(yōu)化問(wèn)題，建立問(wèn)題的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，在理論分析基礎(chǔ)上提出了問(wèn)題的求解算法。最后通過(guò)數(shù)值結(jié)果驗(yàn)證了容量-能量折中區(qū)域的邊界線，同時(shí)，隨著發(fā)送功率增大時(shí)，系統(tǒng)的總接收能量呈線性增大。
　　2、研究了多用戶場(chǎng)景下的無(wú)線信號(hào)與能量同步傳輸?shù)穆?lián)合優(yōu)化問(wèn)題。先討論多用戶MISO場(chǎng)景下的容量與能量的約束關(guān)系，建立最大化所有能量接收機(jī)的接收總能量的優(yōu)化問(wèn)題，考慮了可以消除能量信號(hào)的干擾以及不能消除該干擾的信號(hào)兩種信號(hào)接收機(jī)，得到兩個(gè)非凸的

4、二次約束二次規(guī)劃問(wèn)題，通過(guò)半定松弛以及上下行對(duì)偶方法求解優(yōu)化問(wèn)題。接著討論了多用戶MIMO系統(tǒng)，將優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)SDP的凸問(wèn)題，并提出了解決優(yōu)化問(wèn)題的二分迭代搜索法。最后數(shù)值結(jié)果顯示隨著發(fā)送功率的增加，容量-能量區(qū)域不斷往外延伸；如果系統(tǒng)中存在更多的能量接收機(jī)，那么接收的總能量會(huì)變的很大；同樣的，如果存在更多的信號(hào)接收機(jī)，那么系統(tǒng)的容量也會(huì)變大。
　　3、研究了安全通信場(chǎng)景下的無(wú)線信號(hào)與能量同步傳輸?shù)膬?yōu)化問(wèn)題?？紤]了安全通信中