【摘 要】
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无线供电通信网络以无线能量传输技术为核心,同时结合传统无线信息传输技术,不仅可以保证可靠的空中通信,还可以提供稳定持续的能源供应。但是无线供电网络中存在各种干扰,以及能量受限的问题,而时间反演技术具有强大的空时聚焦特性,可以有效地抵抗多径效应来降低干扰,同时可以增强信号强度来保证设备获取更多能量。因此本文将无线供电通信网络与时间反演技术相结合,以优化系统吞吐量和能量效率为目标,提出了两种资源分配方
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无线供电通信网络以无线能量传输技术为核心,同时结合传统无线信息传输技术,不仅可以保证可靠的空中通信,还可以提供稳定持续的能源供应。但是无线供电网络中存在各种干扰,以及能量受限的问题,而时间反演技术具有强大的空时聚焦特性,可以有效地抵抗多径效应来降低干扰,同时可以增强信号强度来保证设备获取更多能量。因此本文将无线供电通信网络与时间反演技术相结合,以优化系统吞吐量和能量效率为目标,提出了两种资源分配方法来提升系统性能。具体研究内容如下:第一,在小规模的无线供电通信网络中,由于存在“双远近”效应导致系统吞吐量降低和远近设备吞吐量差距大。为了解决该问题,提出了基于时间反演的无线供电通信网络方案。首先,在上行信息传输阶段加入时间反演技术来抑制干扰,通过联合优化混合节点发射功率、能量传输时间、时间反演探测时间、信息传输时间规划出一个关于系统吞吐量最大化的问题。其次,通过拉格朗日对偶法求得最优解,并给出吞吐量最大化算法。最后,通过仿真结果验证了所提算法能够在保证设备间的吞吐量公平性的同时有效提升系统吞吐量。第二,在大规模的无线供电通信网络中,基站下行传输能量时,采用射频传输技术,当传输距离增大时,能量衰减较大,导致系统能量效率低。为了解决该问题,提出一种基于时间反演技术的无线供电通信网络方案。首先,在下行能量传输阶段加入时间反演技术来增强目标接收信号强度使设备获取更多能量,在考虑每个设备初始电池能量的情况下和系统吞吐量最低需求下,通过联合优化时间反演探测时间、能量传输时间、信息传输时间及功率分配规划出一个关于系统能量效率最大化的问题。其次,利用Dinkelbach算法和等价转换法将所规划的问题变成一个标准的凸问题,并通过对(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件的分析,提出一种高效的迭代算法来求得最优解。最后,通过仿真结果验证所提算法可以有效提升系统的能量效率。
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