【摘 要】
:
随着5G时代的到来,以物联网为基础的智能制造和智能家居得到快速发展。无线传感器作为智能工厂和智能家居的关键器件,在实现工厂和家居环境的智能化以及保障它们安全、稳定、可靠运行方面发挥着至关重要的作用。但是,与其他应用场景不同,面向智能工厂和智能家居这类室内环境应用的无线传感器,不仅数量众多,而且尺寸小,通常难以配载高容量、大尺寸的电池用于长时供电。因此,在能源供给上,如何保证它们持续、长久、不间断地
论文部分内容阅读
随着5G时代的到来,以物联网为基础的智能制造和智能家居得到快速发展。无线传感器作为智能工厂和智能家居的关键器件,在实现工厂和家居环境的智能化以及保障它们安全、稳定、可靠运行方面发挥着至关重要的作用。但是,与其他应用场景不同,面向智能工厂和智能家居这类室内环境应用的无线传感器,不仅数量众多,而且尺寸小,通常难以配载高容量、大尺寸的电池用于长时供电。因此,在能源供给上,如何保证它们持续、长久、不间断地工作,则成为无线传感器在智能工厂和智能家居应用中亟待解决的一个技术难题。与此同时,工厂与家居环境不仅建筑结构复杂,而且内部存在各种遮挡,电磁传播环境非常复杂,如何保证无线传感器数据安全、稳定、可靠地相互交互和无线传输,也是无线传感器在智能工厂和智能家居应用中亟需解决的又一个技术难题。针对上述难题,具备空-时聚焦的时间反演无线信能同传(Time Reversal Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,TR-SWIPT)技术,为解决室内无线传感器大容量无线通信和长时续航供能提供了一个新型的解决方案。TR-SWIPT以时间反演理论为基础,不仅能够高效地利用环境中的多径效应,实现多径能量的高效汇聚,显著提升接收机的信噪比和无线通信系统容量;而且,也能够实现高效率的无线能量传输。然而,当采用多焦点并发的信能同传时,由于每个焦点都有副瓣存在,彼此之间会因副瓣叠加而产生相互干扰,进而影响无线通信性能和无线输能功率的精准分配。为解决多焦点信能同传之间的相互干扰问题,本文提出一种异步聚焦时间反演无线信能同传技术(Asynchronous Focusing Time Reversal Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,AFTR-SWIPT),其核心思想是多焦点不在同一时刻聚焦,通过合理优化各主焦点的聚焦时刻,实现各焦点副瓣电平错位累加,以降低对主焦点的影响,进而提升SWIPT的整体性能。本论文研究内容和创新工作如下:首先,基于多焦点异步聚焦机制,提出一种多焦点并发传输的AFTR-SWIPT技术。此技术用部分焦点传送信息,部分焦点传能,且信息与能量同时传输,用以确保无线通信链路可以获取足够的、长时的、不间断的无线能量;在保证一定通信容量下,为实现系统最优传能效率,研究了一种传能效率最优的AFTR-SWIPT方法,并对其适用场景与条件进行了评估。其次,提出一种基于AFTR-SWIPT提升通信容量的方法,分析了富多径情况下异步聚焦时间反演通信的信道容量。提出了通过聚焦场携带信息进行传输的方案,利用时间反演的衍射极限特性,验证了异步聚焦时间反演通信可大幅度提升频谱利用效率,从而增加无线通信系统的信道容量。接着,提出了在AFTR-SWIPT中提升输能效率的方法。测量并比较了AFTRSWIPT中不同受能用户下的输能效率。通过对接收信号的相位进行优化,建立了AFTR-SWIPT中的无线输能仿真模型。此模型融合了接收相位以及空间信道响应。通过多种仿真对比验证了该模型的有效性。该模型可用来评估异步聚焦时间反演无线输能系统性能。为了研究不同接收信号相位对AFTR无线输能效率的影响,使用矢量网络分析仪进行了信道测量,并对比了接收相位优化前后的效率变化。最后,鉴于在射频端实现时间反演带来的高成本和复杂性,提出了一种基于软件无线电在基带实现AFTR-SWIPT。利用软件无线电平台对AFTR-SWIPT系统进行了验证,并通过基带信号处理实现了AFTR-SWIPT。通过对视频的传输和有选择性地对发光二极管进行无线供能,验证了在基带实现AFTR-SWIPT可行性,使得AFTR-SWIPT有希望与5G、Wi Fi以及未来6G无线通信系统相融合。
其他文献
滑坡是我国常见的地质灾害之一,如何定量评价滑坡的可能性及其滑坡风险具有较强的研究意义和工程应用价值。针对岩土工程中土体材料普遍具有的不确定性以及由此导致的土质边坡系统失效模式、滑动面积呈现出的多样性与不确定性等特点,为了有效识别边坡系统失效模式与滑动面积从而高效计算边坡系统的失效概率与量化边坡失稳风险,本文在理论分析、数值模拟与试验数据综合分析的基础上,开展了以下研究内容,得到了以下研究结论:(1
近年来,伴随天文学快速发展,科学家对望远镜分辨能力需求不断提升。由于望远镜分辨率与反射镜口径直接相关,对反射镜口径要求也逐渐增大。受制于火箭运载能力、加工成本等因素,传统整体式反射镜难以满足日益增大的口径需求,拼接式反射镜成为国内外解决该问题的主要手段,即通过主动光学的手段将多个子口径拼接为一个较大的整体口径。在反射子镜拼接过程中,受装配和环境等因素影响,子镜曲率一致性误差难以满足共焦共相要求,而
随着电子设备数量的快速增加,低频频谱资源显得越发拥挤,这导致越来越多的无线系统开始使用更高频率(X、Ku、K和Ka等频段)的天线完成信息的交互和传递。基片集成波导由于具有低插损、低辐射干扰、易于加工和易于与电路集成的特点,从而在更高频率的天线设计中获得广泛的关注。本论文基于基片集成波导结构,以结构的腔体模式、低频截止特性、表面电流分布特性为设计基础,以激励腔体模式、加载缝隙形式、弯折枝节和印刷渐变
锂离子电池为移动电子设备的发展提供了重要保障,并逐渐成为电动汽车和储能等新领域的重要支撑电源。发展更高能量密度的锂离子电池一直是研究者们不懈追求的目标,而目前锂离子电池的能量密度主要受制于正极材料,因此开发高比容量和高电压的正极材料是实现锂离子电池能量密度突破的关键。富锂锰基正极材料(x Li2Mn O3·(1-x)LiMO2,M=Ni、Co、Mn等)因具有250 m Ah/g以上的高比容量、高安
多智能体系统(Multi-agent Systems,MASs)是近年来控制领域的研究热点之一,通过设计分布式控制器能够实现多种协同控制任务,比如一致性、编队控制、包含控制、分组控制等。随着系统规模的扩大和执行任务复杂性的增加,智能体在长时间高负荷运转过程中不可避免地会发生各种故障,进而影响系统的稳定性和协同控制效果。另一方面,实际中各智能体往往在结构和参数上存在着差异,彼此间也存在局部的竞争关系
通信系统和导航系统在基础设施建设、终端应用方面具有较大相似性,两者融合发展可减少系统重复建设,同时导航和通信系统功能可互相辅助增强,因此通信导航一体化建设越来越得到重视。本文以通信导航一体化优化设计为研究目标,结合信息层融合和信号层融合两种不同等级的通信导航一体化系统进行研究。首先针对信息层融合系统,对通信信息辅助下卫星导航信号捕获灵敏度性能进行评估,其次结合信号层融合通信导航一体化系统具体需求,
通识教育(General Education)在欧美倡导了百余年,可谓是高等教育理论中既经典又最具活力的部分,耶鲁大学的《耶鲁报告》和哈佛大学的《哈佛通识教育红皮书》等就是其最为突出的代表。在我国,高等教育的先驱们也有过很好的倡导:蔡元培先生曾提倡大学本科要“融通文理两科之界限”,教育家梅贻琦先生也认为大学教育应以“通识为本,专识为末”。随着我国高等教育的国际化和大众化水平不断提升,大学人才培养模
二氧化钛(TiO2)薄膜以其良好的光催化活性、稳定的化学性质、优异的量子效应等特点,在防污处理、空气净化及光催化降解有机污染物等领域具有广泛的应用前景。但是TiO2对太阳光波段的能量有效利用率很低、光照下的光生载流子复合快的缺点极大地限制了其光催化反应的进行和实际应用。等离子体磁控溅射技术已经成为制备薄膜的主流方法,不同的放电参数下具有不同的等离子体特性,如等离子体密度、电子能量分布、基片台附近的
目的 探讨右美托咪定静脉泵注和滴鼻给药对颅内动脉瘤患者栓塞术后苏醒期血流动力学、应激反应及麻醉药用量的影响。方法 选取行栓塞手术治疗的颅内动脉瘤患者153例,随机分为三组,各组麻醉诱导、麻醉维持药物相同。其中A组50例术中给予右美托咪定滴鼻给药,B组52例麻醉诱导开始至手术结束期间采取右美托咪定静脉泵注给药,C组51例术中不给予右美托咪定。观察三组苏醒期血流动力学、应激反应指标,呛咳发生率、镇静躁