【摘 要】
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无线通信的飞速发展以及接入网络终端数的飞速增长,使得未来无线通信系统中将大量存在以传感器节点为代表的物联网设备,如何为这些泛在设备提供稳定持续的电力供应是物联网急
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无线通信的飞速发展以及接入网络终端数的飞速增长,使得未来无线通信系统中将大量存在以传感器节点为代表的物联网设备,如何为这些泛在设备提供稳定持续的电力供应是物联网急待解决的问题。无线供电通信网络以无线能量传输技术为核心,能够有效解决传统电池无法在无线网络中连续供电的问题。但是当无线供电通信网络覆盖范围扩大、结构复杂化时,会有不可避免的干扰影响系统的性能。而时间反演技术因其独特的空时聚焦特性,可以有效增强目标信号强度以达到抑制系统内干扰的目的。因此本文将无线供电通信网络和时间反演技术相结合,以优化系统性能为目标,提出了两种资源分配方法在抑制干扰的同时提升系统性能。具体研究内容如下:第一,在多用户无线供电通信网中,当用户同时上行传输信息时会产生用户间干扰,为了解决该问题,构建了基于时间反演的干扰解决方案并且利用时间反演的“隧道效应”增大系统上行吞吐量。首先将时间反演技术引入多用户无线供电通信网络系统,利用其空时聚焦性抑制干扰。在此基础上,理论推导该方案的系统信干噪比以及系统容量表达式,并以最大化系统吞吐量为目标,设置优化目标函数。最后,通过逐次优化变量将非凸函数进行凸优化转换,结合二分法,求出时间分配的最优解。通过蒙特卡罗仿真证明了所提时间反演无线供电通信网络(Time Reversal-Wireless Powered Communication Networks,TR-WPCN)系统的时间分配方案能够有效提升系统吞吐量。第二,在实际情况中,每个小区无线供电通信网络系统的情况是不一样的,上行传输可能是不同步的,因此小区间会产生交叉耦合干扰。针对异步多用户无线供电通信网络系统中存在的交叉耦合干扰,提出了一种基于时间反演技术联合优化上、下行时间及功率分配的方案,以最大化上行加权和速率。首先利用时间反演特有的空时聚焦性抑制交叉耦合干扰,然后建立优化模型,将难以求解的加权和速率问题转化为最小均方误差问题,最后通过分级逐次优化变量,分别求出功率和时间的最优解。仿真验证了在引入时间反演技术抑制系统的交叉耦合干扰后,系统的平均加权和速率明显提升。
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