基于5G的无线携能通信技术研究与发展

无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术提高了频谱的利用率,同时可实现传统网络的节能减排,为网络提供了更智能的自治能力、更广泛的覆盖范围、更高度集成的系统能力等美好前景.针对这一新的研究领域,本文从资源优化分配和安全传输的角...     

基于SWIPT NOMA的星地系统性能分析

为了提高星地系统的资源利用率和用户公平性,提出一种无线携能(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT) 非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术辅助星地系统的传输方案.首先,在非理想信道状态信息(channel state information,CSI)条件下研究了系统的中断性能,并推导了中断概率表达式.其次,通过分析渐近中断概率,发现由于存在非理想CSI导致中断概率在高信噪比区域出现了错误平层.此外,还研究了不同程度的信道估计误差和阴影衰落对系统吞吐量和能量效率的影响.最后,通过数值仿真结果验证了理论推导的正确性和SWIPT NOMA技术引入星地系统所获得的性能增益.     

基于5G毫米波协作通信的小单元无线能量信标优化部署策略

为实现第五代移动通信(5G)无线网络中高频谱效率与低能耗的绿色通信目的,本文研究了基于毫米波(mmWave)协作通信小单元下无线能量信标(Power Beacons,PB)的优化部署策略。该策略构建了一个高低频混合组网的能量受限型用户设备(User Equipment Devices,UE) 毫米波协作通信的小单元网络模型,通过设计一个“需求-选择-建链”模式的新型建链协议,将通信毫米波定向传输技术应用于该建链过程中。在此模型基础上,以提高边缘系统频谱效率和能量收集覆盖率为目标,通过最小化固定充电的能量信标数量,在实现系统能耗最小化问题基础上保证系统的正常运行。针对该最优化问题是一个混合整数规划的多项式复杂程度的非确定性(Non-deterministic Polynomial Hard,NP-难)问题,设计一个具有常数因子的贪心算法近似求解优化问题。理论分析证明了该算法的可行性。仿真结果表明,本研究提出的优化部署策略能有效优化能量信标部署,在同等覆盖率与区域频谱效率增益下能耗最低。     

MISO无线携能通信系统保密波束形成方法

为有效应对多输入单输出(multiple input single output, MISO)无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer，SWIPT)系统中的信息安全问题，提出人工噪声(artifical noise, AN)辅助的波束形成方案, 并进一步将这一问题表述为用户需求限制的功率控制问题。然而, 该问题具有典型的非凸复杂性, 其最优解无法在多项式时间内得到有效解决。为此，基于必要简化, 提出了双层优化算法来快速求取其次优解; 同时, 又进一步把该双层算法推广到非理想信道条件下, 构建了鲁棒波束形成方法。仿真实验表明，与经典迫零算法相比，双层算法具有更好的性能，且更具鲁棒性；而且，随着信道估计误差的增加，双层优化算法的优势更加明显。     

一种基于黄金分割的NOMA-SWIPT协作中继网络能效优化算法研究

为提升网络能效性能,本文构建了NOMA-SWIPT协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(Golden Section, GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明,GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,本文建立的网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。