無線中繼網(wǎng)絡中基于攜能通信技術的聯(lián)合資源分配算法.pdf

1、攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT)技術，可挖掘蘊藏無線射頻(Radio Frequency，RF)信號中的能量，并供給網(wǎng)內(nèi)終端用戶使用，從而為延長能量受限網(wǎng)絡的生命周期開辟了新的研究方向，已成為當今無線通信領域新興的熱點技術之一。在無線中繼網(wǎng)絡中，中繼節(jié)點使用能量收集(Energy Harvesting，EH)技術后，將以無源方式協(xié)助其他節(jié)點傳

2、輸數(shù)據(jù)，克服了自身因能量保守性難以參與節(jié)點間協(xié)作通信的自私性。本文根據(jù)無線攜能中繼網(wǎng)絡的特點，圍繞網(wǎng)絡可用資源的優(yōu)化和分配，分別研究了單用戶時隙轉換(TimeSwitching，TS)網(wǎng)絡中的吞吐量控制策略、源端能量使用效率的優(yōu)化方法，并提出多變量對偶算法，解決了多用戶功率分割(Power Splitting，PS)機制網(wǎng)絡中的吞吐量最大化問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在基于TS機制的無線攜能中繼網(wǎng)絡中，研究中繼端電路動態(tài)能量

3、消耗影響下，聯(lián)合節(jié)點功率控制、時隙轉換因子優(yōu)化等因素的最大化吞吐量問題。文中根據(jù)變量間耦合關系，逐步優(yōu)化變量。首先解決能量傳輸時的功率控制問題，然后將時隙轉換因子和信息傳輸功率控制問題轉化分解為凸問題和非凸問題兩個子問題，并引入非線性遺傳算法求解非凸予問題。最后，在仿真實驗中驗證了提出的算法具有可行性和優(yōu)越性。⑵從無線攜能中繼網(wǎng)絡能量提供者的能耗角度，研究最小化源端能量消耗問題。為找到最優(yōu)解，目標問題被等價轉化為凸問題。在給出凸問題最優(yōu)

4、解之前，設計并得到了可行性評估問題以檢驗目標問題的可行性。隨后，文中提出一個能同時得到能量消耗問題最優(yōu)解和可行性評估結果的統(tǒng)一框架，該算法大大降低了計算復雜度。仿真結果進一步證明了，文中提出的算法在降低源端能量消耗的同時，提供了服務質(zhì)量保證，實現(xiàn)了網(wǎng)內(nèi)可用資源的最優(yōu)配置。⑶在多用戶共存的網(wǎng)絡中，研究PS機制下滿足用戶最低傳輸速率要求的同時最大化吞吐量問題。通過問題結構首先推導出功率分割因子的解析式并保證全局最優(yōu)性。對于剩余兩個子問題:功