能量捕獲驅(qū)動的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著能量捕獲（EH）技術(shù)的發(fā)展和政府對綠色通信的積極倡導(dǎo)，近年來，基于能量捕獲的無線通信系統(tǒng)得到了廣泛深入的研究，同時無線能量傳輸技術(shù)(WET orWPT)的發(fā)展也使得無線攜能通信系統(tǒng)(SWIPT)成為了新的研究熱點。如何高效地使用能量捕獲網(wǎng)絡(luò)中的能量進行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸是能量捕獲無線網(wǎng)絡(luò)中具有實際意義的熱點問題。本論文使用隨機優(yōu)化理論，對能量捕獲無線通信系統(tǒng)進行數(shù)學(xué)建模和理論分析，針對不同場景下的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸效用最大化問題進行了研究，具

2、體工作如下:
　　1.首先，研究了點對點能量捕獲無線通信系統(tǒng)的傳輸效用最大化問題，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量（QoS）和避免由于能量到達的隨機性和間歇性引起的數(shù)據(jù)傳輸中斷，將傳輸效用最大化問題建模為隊列穩(wěn)定性約束條件下的平均傳輸效用最大化問題。采用Lyapunov優(yōu)化理論設(shè)計了在線的平均傳輸效用最大化算法，該算法不依賴于能量捕獲過程和無線信道的先驗知識。最后，通過Matlab數(shù)值仿真實驗驗證了所提出的平均傳輸效用最大化算法的有效性

3、。
　　2.研究了能量捕獲通信系統(tǒng)中可伸縮編碼(SVC)視頻的自適應(yīng)傳輸問題，在能量隨機到達的條件下，為了保證視頻的不間斷傳輸以及減少可伸縮視頻層頻繁切換所引起的抖動效應(yīng)，將可伸縮視頻的自適應(yīng)傳輸問題建模為帶約束的最大化視頻傳輸效用問題。采用Lyapunov優(yōu)化理論對問題進行轉(zhuǎn)化，提出了在線的動態(tài)視頻層傳輸算法，所提出的算法不依賴于對能量捕獲過程和信道的假設(shè)條件，具有較低的復(fù)雜度。最后，采用真實可伸縮視頻序列進行了數(shù)值仿真實驗，實

4、驗結(jié)果驗證了所提算法的性能。
　　3.考慮能量捕獲通信系統(tǒng)中可伸縮視頻的自適應(yīng)傳輸問題，為了保證可伸縮視頻基本層的不間斷傳輸，將可充電電池中的能量預(yù)留作為一個約束，可伸縮視頻傳輸效用最大化問題建模為CMDP模型。采用近似動態(tài)規(guī)劃理論對模型設(shè)計了在線學(xué)習(xí)算法，同時采用高斯混合模型(GMM)和在線的期望最大化(EM)算法對能量分布進行學(xué)習(xí)，利用學(xué)習(xí)得到的信息來提高算法的性能和收斂速度。最后用真實視頻序列設(shè)計仿真實驗，驗證了所提出的在線