基于磁谐振的无线信息和能量传输系统波束赋形策略

针对同步无线信息和能量传输系统,研究磁谐振波束赋形问题。考虑多个发射机、一个目标功率接收机、一个非目标功率接收机和一个目标信息接收机场景,通过引入一个传输控制器,可以使用相同的传输信号来传输信息和能量。将波束赋形问题建模成最优化问题,优化目标是最大化目标功率接收机功率,同时满足发射机功率、非目标功率接收机功率和目标信息接收机频谱效率的约束条件。采用半定松弛和高斯随机化相结合的方法,得到近似解。仿真结果表明,与等电流方案相比,本文提出的优化策略在目标功率接收机的预期功率和系统效率两方面都有一定程度上的提升。

无线能量传输系统的波束赋形设计及其鲁棒性分析

由于具有多个发射器的无线电力传输系统具有比单发射器系统更高的传输效率和聚焦效果的优点,本文设计了一种基于磁谐振耦合的无线能量传输系统,在保证接收机最小接收功率以及限制单个发射机功率的前提下,通过波束赋形最小化总的发射功率。利用一定的转换技术,将优化问题转化为可有效求解的松弛半定规划问题(SDP),进一步证明了松弛SDP问题的解总是秩一的,说明松弛是紧的,因此松弛SDP问题的解总是原始问题的最优解。数值结果验证了波束形成算法在磁信道状态信息不完美情况下的性能。同时鲁棒性分析意味着估计误差应该足够小,这是因为大的互感估计误差会导致过大的磁波束赋形误差。在这种情况下,即使使用磁波束赋形技术也无法保证性能。

基于注水算法的地下磁感应网络信道容量优化

无线磁感应通信通过准静态磁场耦合方式进行信号传输,因可以克服传统电磁波信号在地下信号衰减大、信道不稳定等缺陷,故其在水下或者地下的传感器网络都具有强大的应用前景。本文进行通信模型的基本建模,建立合适的信号路径损耗模型进行分析,通过信道噪声的模型化以及计算,提出特定情况下的磁感应通信系统模型,另通过对传统注水算法与平均分配算法进行比较,综合考虑系统工作频率、线圈间距和中继数量对信道容量的影响,进行信道容量的优化,仿真结果表明在此信道模型中注水算法能很好地提高系统性能。