WPCN中下行链路能力扩展模型与最大化用户最小速率方法

针对无线供电通信网络的下行阶段缺乏信息传输功能等问题,提出一种基于无线携能通信技术的具有下行链路信息传输能力的网络模型。该模型将一个传输单位分为上、下行两个阶段,在上行阶段,用户发送射频信号进行信息传输,各小区基站完成信息解码任务;在下行阶段,基站通过波束成形技术和多载波技术向用户发送射频信号,各用户通过时分切换或功率分流方式完成信息解码与能量捕获。基于该模型,提出一种最大化最小速率的方法,通过最大化最小用户上行信息传输速率求解各小区内各用户的最优上行发送功率,通过最大化最小用户下行信息传输速率求解各个小区内的基站的最优下行波束成形矢量,实现网络中各用户相对公平的性能最优。仿真结果表明,本文方法提高了用户的最小传输速率。

SWIPT-NOMA机会协作系统的优化方案

为提高无线携能通信(SWIPT)系统的频谱效率和性能,引入非正交多址接入(NOMA)技术构建SWIPT-NOMA机会中继系统模型。针对固定信号功率分配会导致其与系统其他参数无法相互调节,继而影响系统中断概率和资源利用率等问题,提出了一种联合信号功率和时间分配方案,以提高系统中断性能。所提方案在满足信道状态较差节点速率的条件下,推导出信号功率分配的表达式,并得出系统中断概率的数学表达式,最后通过选取合适的时间分配参数来提升中断性能。仿真结果表明,所提系统模型具有比正交多址接入(OMA)系统更好的中断性能,所提优化方案可有效降低系统的中断概率,提高系统性能。

无线携能通信系统中的吞吐量最优化全双工中继选择策略

针对无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统中全双工中继网络的最优中继选择问题,以最优化系统吞吐量为目标,提出一种基于功率分配协作的SWIPT全双工中继选择策略.该策略基于自能量回收技术实现了对全双工系统自干扰的消除,以此提升系统能效.基于通信服务质量与源节点发射功率等约束建立问题模型,通过数学变换将原非线性混合整数规划问题转换为两个耦合的优化问题,分别为外部最优中继选择问题和内部发射功率控制问题,利用KKT条件和拉格朗日函数分别获得最优解.仿真实验表明,所述的全双工中继网络选择策略优于传统的半双工最优中继系统与全双工随机选择系统,能够实现显著的系统增益.

基于缓存辅助的全双工无线携能通信系统的中继选择策略

为了提高无线携能通信(SWIPT)系统的性能,构建了一个全新的基于缓存辅助的全双工中继协作系统模型,并在系统中考虑了空闲能量接入点(EAP)作为中继节点的额外能量补充。对于系统吞吐量最优化问题,提出一种基于功率分配协作的SWIPT中继选择策略。首先,基于通信服务质量与源节点发射功率等约束建立问题模型;其次,通过数学变换将原非线性混合整数规划问题转换为一对耦合优化问题;最后,利用KKT条件并借助拉格朗日函数解决内部优化问题,得到了功率分配因子和中继发射功率的闭式解,并在此结果上解决外部优化问题,选择最佳中继进行协作通信。仿真实验结果表明,空闲EAP和中继处高速缓冲存储器的配置具有可行性和有效性,并且,所提系统在吞吐量增益方面明显优于传统的中继协作通信系统。