無線供電網(wǎng)絡(luò)的多維資源優(yōu)化分配研究.pdf

1、有限的設(shè)備電池壽命這一問題一直制約著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展。而射頻無線能量傳輸技術(shù)(RF-enabled WET)的出現(xiàn)為該問題的解決提供了一種可行的途徑，而后依托于此技術(shù)出現(xiàn)了一種稱為無線供能的通信網(wǎng)絡(luò)(Wireless Powered Communication Network，WPCN)的通信架構(gòu)。在此架構(gòu)中無線設(shè)備使用收獲的能量來傳輸信息。然而，大多數(shù)研究者并沒有在WPCN通信系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定方面做更多的理論研究。因此，本文提出了

2、一種基于WPCN的雙隊列模型，通過優(yōu)化算法動態(tài)調(diào)整雙隊列穩(wěn)定，并在隊列穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)WPCN系統(tǒng)優(yōu)化。
　　在無線供能通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出之后，為了能使整個通信系統(tǒng)有序可持續(xù)的運(yùn)行，新一代的通信協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。其中運(yùn)用最為廣泛的協(xié)議是先充能再傳輸信息協(xié)議(Harvest Then Transmit Protocol，HTT Protocol)。本文在充分了解國內(nèi)外關(guān)于通信協(xié)議的有關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合本文提出的改進(jìn)HTT協(xié)議來優(yōu)

3、化各個資源分配的管理方式，使得系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、運(yùn)行壽命、傳輸能力、吞吐量等得到有效提升，主要的研究工作如下所示:
　　1)基于HTT協(xié)議以及TDMA方式的通信系統(tǒng)效用優(yōu)化。在原有HTT協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種新的協(xié)調(diào)各個無線設(shè)備之間無線通信的協(xié)議，通過將HTT與時分多址技術(shù)結(jié)合(Time Division Multiple Access，TDMA)，從而避免了各個無線通信設(shè)備之間的信號干擾，提高了通信質(zhì)量與保密性，增大了系統(tǒng)容量，并

4、將該協(xié)議應(yīng)用到基于WPCN的雙隊列模型上。研究長時間平均下的系統(tǒng)效用最大化問題，結(jié)合李亞普諾夫優(yōu)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了傳感節(jié)點(diǎn)的時間片分配、源速率控制、能量消耗三種資源的合理控制分配及系統(tǒng)的分布式優(yōu)化，使得系統(tǒng)效用函數(shù)最優(yōu)化，并保證了系統(tǒng)隊列穩(wěn)定。
　　2)基于HTT協(xié)議的多用戶信息同傳的通信系統(tǒng)效用優(yōu)化。為了縮短每個無線通信設(shè)備與信息接收設(shè)備之間的交互時間，提升整個通信系統(tǒng)的信息處理速度，采用了在HTT的UL過程中多設(shè)備信息同傳的方式，但