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。

无线充电传感器网络能量效率优化研究

针对传统无线充电传感器网络中无线能量传输效率较低的问题,提出了一种基于SWIPT技术的协作传输协议(简称CTS),利用无线信息和能量的协作传输来提高无线能量传输的效率。在此基础上,设计了一个以最大化网络效用为目的的资源分配策略优化问题,并提出RAPOA算法来求解问题。仿真实验表明,CTS最大化了网络效用,提高了无线充电传感器网络的能量传输效率。

基于信息能量同传的异构小蜂窝网络能效优化

研究无线信息和能量协同传输(SWIPT)异构小蜂窝网络的能效优化问题。在保证小蜂窝用户和宏用户通信质量、小蜂窝用户能量采集和小蜂窝基站传输功率等约束下,为实现小蜂窝系统下行能效的最大化,对小蜂窝基站发射功率和小蜂窝用户端功率分流系数进行联合优化。该问题属于非凸优化问题,通过变量替换对原问题进行等价转换,然后采用基于拉格朗日乘子的次梯度算法求解。计算机仿真结果表明,该联合优化算法简单有效。

基于功率分配器的大规模信息能量同传系统吞吐率优化

研究了基于下行无线信息和能量协同传输(simultaneous wireless-information and power-transfer,SWIPT)大规模多输入单输出(multiple-input and single-output,MISO)系统的吞吐率优化问题.该系统为时分双工(time division duplex,TDD)模式,同时移动站采用先收集后传输的协议.在下行信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)和移动站的传输功率约束下,为实现上行吞吐率的最大化,对功率分配系数和下行传输时间进行了联合优化,由于该问题为非凸优化问题,采用基于拉格朗日乘子的梯度算法进行优化.最后,通过与单独优化下行传输时间算法的比较,验证了该联合优化算法的优越性.

基于SWIPT的双向中继CR-NOMA系统研究

针对现有研究中CR-NOMA(认知无线电非正交多址接入)系统均配置单向中继,频谱利用率和能源利用率低的缺点,提出在CR-NOMA系统中通过双向中继辅助用户传输,并且中继采用无线信息和能量同时传输的方式.推导出在用户服务质量和最小能量捕获等约束条件下的次用户传输能效,将目标函数转化为单目标问题分别求解;利用交替迭代算法,对中继发射功率和功率分配因子等单目标最优解进行联合优化,以最大化次用户系统传输能效.仿真结果表明:与传统单向中继系统相比,所提方案在提高频谱利用率的同时,次用户传输能效也提高了45%.

全维度多天线下SWIPT系统的安全速率分析

针对在多用户下行链路传输网络中,现有研究均是在二维信道中分析SWIPT系统的安全速率,忽略了垂直维度对物理层安全的影响这一问题,在全维度大规模平面天线阵列场景下,假设统计信道状态信息存在多个窃听用户,利用使每个用户遍历传输速率最大化而获取的最优3D波束成型方案,推导出收集能量约束条件下的系统安全传输速率.采用拉格朗日松弛优化算法联合优化发射功率和功率分流比,得到最大化系统安全速率的最优解.仿真结果表明：采用3D波束成型传输方案能够提高系统的安全性,对实际系统具有指导意义.