论文部分内容阅读
随着无线通信技术的发展,环保和能耗问题日益突出,以绿色节能为宗旨的通信技术成为了无线通信发展的主流技术。能量采集是可再生资源在无线通信中应用的一种方法,可以实现可再生资源的高效使用。在能量采集场景中,无线通信设备的能量采集器能够从自然环境中(如风能、太阳能、潮汐能等)采集能量,由于采集的能量值随机性较大且比较有限,所以如何分配这些能量来使用合适的功率传输数据显得十分重要。本文以能量采集无线通信网络为研究对象,对系统的功率分配算法进行了研究,重点对存在能量消耗的点对点通信系统和能量协作的中继通信系统的功率分配问题进行了讨论,并提出了相对应的算法。本文的主要研究内容如下:(1)针对点对点通信网络中存在的两种能量损耗,提出了一种具有三门限结构的最优离线功率分配算法。在三门限算法中:采用线性搜索法可以计算其中的两个门限,而根据信道状态信息和能量损耗计算第三个门限值,然后根据三个门限值和能量到达情况进行离线功率分配。在离线优化算法的启发下,提出了一种具有自适应门限的低复杂度在线算法。最后,仿真结果表明,提出的离线功率分配算法优于其它算法,所提出的在线功率分配算法的性能接近离线功率分配算法,以上算法有助于提高系统的平均吞吐量。(2)针对双向能量协作的无线中继系统离线场景,提出了双向能量传递的离线最优功率分配算法。首先根据场景模型建立了最优化问题,利用凸优化知识求得最优解的形式,假设能量传递无损耗情况下提出了理想功率分配方案;然后以此为基础,在满足能量因果性和数据因果性的条件下,对传递的能量和发送的功率进行优化。仿真结果表明,本文提出的双向能量传递的功率分配算法优于其它的功率分配算法,能有效的提高系统吞吐量。(3)针对双向能量协作的无线中继系统在线场景,提出了几种在线功率分配算法。在该系统中,重点研究在线场景下的功率分配,首先用动态规划的方法提出了最优在线分配策略,然后提出了先离线计算拉格朗日参数,再进行在线功率分配的次优算法,紧接着又描述了非存储策略的简易在线算法,最后仿真了所提出的几种在线算法,与第四章中的离线算法作对比。仿真结果表明,提出的在线功率分配算法性能贴近离线算法的性能。