检索结果-南通市图书馆

基于能量协作的认知能量采集网络功率分配算法

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通信学报 2017年第9期38卷 176-184页

作者：谢振威朱琦南京邮电大学江苏省无线通信重点实验室江苏南京210003 教育部宽带无线通信与传感网技术重点实验室江苏南京210003

针对认知能量采集网络,提出一种基于系统吞吐量最大化的功率分配算法。该算法在满足2个次用户节点采集能量的因果性限制和对主用户干扰限制的条件下,构建了系统吞吐量的优化模型;通过变量代换和问题等价性变换,将各节点的功率和协作能... 详细信息

针对认知能量采集网络,提出一种基于系统吞吐量最大化的功率分配算法。该算法在满足2个次用户节点采集能量的因果性限制和对主用户干扰限制的条件下,构建了系统吞吐量的优化模型;通过变量代换和问题等价性变换,将各节点的功率和协作能量联合优化问题解耦为分离的功率分配问题和逐个时隙的协作能量求解问题,而原问题的最优解则通过迭代求解分离的2个问题来获得。仿真结果表明,在2个节点采集能量总量差距较大时,能量协作可以显著提高系统吞吐量。

关键词：认知无线电能量采集能量协作吞吐量最大化

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微电网小区间的能量协作调度策略研究

电力系统保护与控制 2017年第22期45卷 55-62页

作者：陈奕斌林基明刘迪迪桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室广西桂林541004 梧州学院广西梧州543002

针对配备能量收集设备的多个微电网小区构成的能量管理系统。为充分利用多个微电网小区分布式能源,研究微电网小区之间的能量调度与能量协作问题,以最小化系统从传统电网购买的能量。本研究首先建立能量协作调度优化模型,允许微电网小... 详细信息

针对配备能量收集设备的多个微电网小区构成的能量管理系统。为充分利用多个微电网小区分布式能源,研究微电网小区之间的能量调度与能量协作问题,以最小化系统从传统电网购买的能量。本研究首先建立能量协作调度优化模型,允许微电网小区之间共享各自收集的能量,处理用户的弹性用电请求。在满足用户服务质量要求的前提下,最大化系统能效。基于此模型和目标,采用Lyapunov优化,提出了微电网小区实时能量协作调度算法。仿真结果表明,在该协作模型下所提算法能够以较低复杂度取得接近最优的性能和时延。

关键词：能量收集微电网能量协作能量调度 Layapunov优化

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能量收集和能量协作菱形信道的功率分配策略

小型微型计算机系统 2020年第3期41卷 569-574页

作者：孙莉李陶深王哲广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西大学电气工程学院南宁530004

基于能量收集和双向能量协作的菱形信道,提出一种实现系统端到端的吞吐量最大化的功率分配和能量转移策略.该策略将能量收集的高斯菱形信道模型扩展为双向能量协作的菱形通信网络模型,在满足传输节点间能量和数据因果关系约束条件下,构... 详细信息

基于能量收集和双向能量协作的菱形信道,提出一种实现系统端到端的吞吐量最大化的功率分配和能量转移策略.该策略将能量收集的高斯菱形信道模型扩展为双向能量协作的菱形通信网络模型,在满足传输节点间能量和数据因果关系约束条件下,构建了系统吞吐量优化模型.通过延迟策略将问题分解为功率分配问题和各时隙的能量转移问题,利用定向注水算法求解实际消耗功率分配,原问题的最优解最终通过求解所分离的两个问题获得.仿真结果表明,与基于无能量协作和基于单向能量协作的功率分配策略相比,本文的功率分配策略显著提高了系统的吞吐量.

关键词：能量收集能量协作最优功率分配能量转移策略菱形信道

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双向能量协作的中继系统功率分配算法

信号处理 2018年第9期34卷 1068-1075页

作者：黄刚赵夙朱琦南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

在无线中继系统中,考虑源节点和中继节点都是能量采集的,而源与中继之间可以进行能量协作,即可双向传递能量,针对瑞利衰落信道场景以最大化系统吞吐量为目标,联合优化源节点的发射功率、中继节点的发射功率以及传递的能量值,提出了双向... 详细信息

在无线中继系统中,考虑源节点和中继节点都是能量采集的,而源与中继之间可以进行能量协作,即可双向传递能量,针对瑞利衰落信道场景以最大化系统吞吐量为目标,联合优化源节点的发射功率、中继节点的发射功率以及传递的能量值,提出了双向能量传递的最优功率分配算法。本文根据场景模型建立了最优化问题,利用凸优化知识求得最优解的形式,假设能量传递无损耗情况下提出了理想功率分配方案;然后以此为基础,在满足能量因果性和数据因果性的条件下,对传递的能量和发送的功率进行优化。仿真结果表明,本文提出的双向能量传递的功率分配算法优于其他的功率分配算法,能有效的提高系统吞吐量。

关键词：中继能量采集能量协作双向传递衰落信道

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基于无线体域网的能量协作-收集转发协议

实验室研究与探索 2020年第12期39卷 98-103页

作者：李志军刘丹孙铁刚邵美琪胡封晔吉林大学通信工程学院长春130012

能量协作是无线体域网的关键和热点问题,通过对基于能量收集的无线体域网能量协作问题研究,在无线体域网能量收集的通信系统中提出了一个能量协作的收集和转发协议,在该能量协作收集转发机制下推导并优化了通信系统的吞吐量。通过仿真... 详细信息

能量协作是无线体域网的关键和热点问题,通过对基于能量收集的无线体域网能量协作问题研究,在无线体域网能量收集的通信系统中提出了一个能量协作的收集和转发协议,在该能量协作收集转发机制下推导并优化了通信系统的吞吐量。通过仿真实验来验证该能量协作收集转发机制对吞吐量性能的影响,仿真结果表明,通信性能不仅与传输功率有关,而且与通信时隙的活跃时间有关,验证了在实际的能量收集设备之间应用能量协作提高通信性能的有效性。

关键词：无线体域网能量协作能量收集

云无线接入网络中可再生能量协作与资源分配联合优化技术研究

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云无线接入网络中可再生能量协作与资源分配联合优化技术研究

作者：李亚东北京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,由于海量无线终端以及服务这些终端的无线接入网络的部署,蜂窝网络面临数据流量的急剧增长和网络能耗的大幅增加,带来了经济及环境方面的负面影响,云无线接入网络(Cloud Radio Access Network,C-RAN)应时而生。C-RAN架构可以实... 详细信息

近年来,由于海量无线终端以及服务这些终端的无线接入网络的部署,蜂窝网络面临数据流量的急剧增长和网络能耗的大幅增加,带来了经济及环境方面的负面影响,云无线接入网络(Cloud Radio Access Network,C-RAN)应时而生。C-RAN架构可以实现资源处理的集中化,能够有效根据负载,综合利用资源,降低能耗,但是在C-RAN这种新的网络架构中,传统的无线通信资源分配机制将面临新的挑战。与此同时,随着能量收集(Energy Harvesting,EH)技术的发展,绿色的可再生能源为基站供能已逐渐成为可能。然而,可再生能源与用户业务的分布存在时空上的不匹配,造成可再生能量利用率低。因此,研究混合能源驱动的C-RAN架构下可再生能量协作与资源分配联合优化技术具有非常重要的意义。本文主要关注C-RAN下行数据传输场景中的可再生能量协作与资源分配联合优化技术,从优化不同的无线通信资源出发,围绕着无线网络运营商电费支出约束下网络吞吐量最大的目标,展开深入的研究。具体创新成果如下:第一,针对C-RAN架构下基于正交频分多址接入(OrthogonalFrequency Division Multiple Access,OFDMA)方式的下行数据传输场景,本文研究了可再生能量协作与子载波分配联合优化技术。首先,本文根据C-RAN下行数据传输特性和可再生能量收集特性,建立了混合能源驱动的C-RAN系统模型,并由此形成了满足电费支出等约束条件下,以最大化网络吞吐量为目标的优化问题。该问题是混合整形非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)问题,难以求得最优解,本文提出了改进的混合适应度函数进化(Hybrid Fitness Function Evolutionary,HFFE)算法来解决优化问题,寻求次优解。仿真结果表明,所提改进的HFFE算法解决MINLP问题时,算法是有效的,性能优于混合整形拉普拉斯杂交派瑞奥克斯变异(Mixed Integer-Laplace Crossover Periaux Mutation,MI-LXPM)算法,并且,可再生能量协作与子载波分配联合优化技术与无能量协作的传统资源分配机制相比,可以大幅提高网络吞吐量,充分利用系统资源。第二,针对C-RAN架构下基于可变子载波带宽OFDMA(Variable Sub-carrier Bandwidth OFDMA,VSB-OFDMA)方式的下行数据传输场景,本文研究了可再生能量协作与资源分配联合优化技术,包含了可再生能量协作、可变带宽子载波分配、功率控制的联合优化。首先,根据VSB-OFDMA的特性,建立了新的可再生能量协作与资源分配模型,并由此形成了以最大化网络吞吐量为目标的优化问题。该问题仍是MINLP问题,并通过改进的HFFE算法求得了其次优解。仿真结果表明新的联合优化技术可以在可再生能量协作与子载波分配联合优化技术的基础上进一步提升网络吞吐量,并且可以获得其他联合优化技术无法达到的吞吐量增益,提高资源利用效率。

关键词：可再生能量 C-RAN 能量协作资源分配进化算法

能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究

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能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究

作者：战美慧重庆邮电大学

学位级别：硕士

由于无线传输介质的开放性,无线通信中信息的安全传输是一个重要的问题,而窃听是威胁信息安全的主要形式。随着计算机技术的发展,传统对抗窃听的加密编码方法面临越来越大的挑战。物理层安全则是在物理层上利用无线信道的物理特性来实... 详细信息

由于无线传输介质的开放性,无线通信中信息的安全传输是一个重要的问题,而窃听是威胁信息安全的主要形式。随着计算机技术的发展,传统对抗窃听的加密编码方法面临越来越大的挑战。物理层安全则是在物理层上利用无线信道的物理特性来实现信息的安全传输。随着多天线和协作通信等无线通信技术的快速发展,在物理层上实现信息的安全传输成为可能。能量采集与能量协作是实现绿色通信的重要途径。本文研究能量采集与能量协作网络中的物理层安全问题,应用波束赋形和协作通信技术,在物理层上实现信息的保密传输。论文的工作如下:1.研究在由一个源端、一个目的端、一个窃听端和一个多天线中继节点组成的系统模型中,通过协作干扰和能量协作实现信息保密传输的问题。模型中,中继节点通过发送经过波束赋形的干扰信号干扰窃听者。由于中继自身无可用能量,需要由源端在其能量约束范围内向中继转移能量用于人工噪声的发送。通过理论分析,得到能量转移量、能量转移时间分配和中继干扰信号波束赋形的优化方案。仿真结果表明,在不消耗中继自身能量的条件下,与直接传输相比,能量协作和协作干扰方案能够显著提高系统的保密传输速率。2.研究由单天线的源-目的端和一个能量受限的多天线中继组成的无线网络中,存在一个单天线窃听者时信息的保密传输问题。中继由于本身可用能量较少,需要使用能量采集手段收集能量提高转发信号的功率。中继的天线分为两组,一组接收并转发信息,另一组将收到的信号转换为电能用于信号的转发。中继放大转发信号时采用波束赋形技术来防止窃听者获得信息。以最大化保密速率为目标,对放大转发的波束赋形方案和中继天线分组方案进行优化。给出了性能最优的遍历天线分组方案和低复杂度的次优天线分组方案。仿真结果表明,通过合理地安排中继的部分天线进行能量采集,以及优化中继波束赋形能够显著提高系统的保密性能。

关键词：物理层安全保密速率能量协作能量采集波束赋形

基于能量收集中继网络的优化功率控制及多用户能量协作

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基于能量收集中继网络的优化功率控制及多用户能量协作

作者：杨炯南昌大学

学位级别：硕士

中继技术能够有效地抵抗无线信道衰落,提高系统容量,扩大系统覆盖。基于能量收集的无线中继网络,由于节点具有从周围环境中收集能量的能力,可以克服传统无线传输网络能量受限的瓶颈,并有效地延长网络的生存时间。无线信息与能量的同时传... 详细信息

中继技术能够有效地抵抗无线信道衰落,提高系统容量,扩大系统覆盖。基于能量收集的无线中继网络,由于节点具有从周围环境中收集能量的能力,可以克服传统无线传输网络能量受限的瓶颈,并有效地延长网络的生存时间。无线信息与能量的同时传输(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT),利用射频(Radio Frequency,RF)信号不仅能传输信息,同时也能传递能量的特性,成为了处理一些无线节点难以供能的新方法。本文主要关注的是SWIPT下基于能量收集的无线中继网络,研究了该网络的优化功率控制及多用户协作问题,主要研究内容如下:(1)SWIPT单向中继系统和双向中继系统的功率控制优化方案。首先,讨论了SWIPT协议下的单向中继和双向中继模型。对于单向中继系统,求得了能够最大化系统吞吐量的最优功率分流比的闭合解。对于非对称双向中继系统,本文提出了一个新的功率分流策略来最大化系统吞吐量。考虑到总发射功率的限制,本文利用凸优化技术研究了一个所有节点间功率分配的半闭合问题。如果中继节点靠近其中一个终端,那么双向中继系统的优化功率分配问题将会退化成单向中继模式。对于对称双向中继系统,求得了一个功率分配的闭合解和功率分流比。对这三个系统的性能进行数值仿真对比,可以看出,相较于没有消耗额外能量的无协作中继方法,提出的功率分配算法可以提升传输速率。(2)考虑了一个无线协作网络的能量协作方案。该方案主要着眼于中继节点在放大转发(Amplify-and-Forward,AF)模式和解码转发(Decode-and-Forward,DF)模式下,在多用户对之间分配收集到能量的能量协作策略。本文首先提出了一个在中继节点无能量协作的最优解,然后确定了一个能量协作优化问题。提出的一个迭代能量协作解决方案可以通过在AF和DF模式下,给各个用户对分配适当的收集到的能量,以达到系统吞吐量的最大化。从提出的方法可以看出,每个迭代的更新都包含了一组有着连续参数的凸问题。求出了这些凸问题闭合的最优解,并且可以看出这些解对局部最优点收敛。仿真结果证明了提出算法的性能要优于传统的无协作方法。

关键词：能量收集中继网络无线信息和能量同时传输功率控制能量协作

基于POMDP的无线传感器网络能量协作问题研究

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基于POMDP的无线传感器网络能量协作问题研究

作者：刘慧方吉林大学

学位级别：硕士

随着物联网(IoT,Internet of things)技术的广泛应用,作为物联网的神经末梢,无线传感器网络(WSNs,Wireless sensor networks)已受到国内外学者的诸多关注。传感器节点是无线传感器网络的重要组成部分,它可以采集感知对象的相关信息,并... 详细信息

随着物联网(IoT,Internet of things)技术的广泛应用,作为物联网的神经末梢,无线传感器网络(WSNs,Wireless sensor networks)已受到国内外学者的诸多关注。传感器节点是无线传感器网络的重要组成部分,它可以采集感知对象的相关信息,并处理、传输这些信息。传统的传感器节点以电池作为其能量缓存器,但是电池电量不能长久保存,而且传感器节点通常应用在偏僻、险峻人烟稀少的地区或一些战场环境,更换电池不易。近年来,能量收集(EH,Energy harvesting)技术的发展为上述问题提供了有效的解决方案。能量收集技术是将周围的自然能量如太阳能、风能等转化为节点可用电能的一种新型供电方式,它是节点补充能量最方便环保的路径之一。因其不需要人为地更换电池,自然能源即可有效地延长传感器节点的工作时长,节省了大量的人力和物力,现已在工程上得到应用。实际上,能量收集技术应用到工程上时依然会受到诸多限制。其中一个问题是自然能量的来源受到天气及地理位置的影响,其分布变化快。这一特性使节点无法提前预知能量收集状态,同时也造成了各节点能量收集速率的差异。节点间的能量协作(EC,Energy cooperation)可以减小差异形成的能量不均衡影响,提高网络数据传送率和频谱利用率。能量协作技术是指能量有目的性地从能量充足的节点转移到能量缺乏的节点,它使节点在能量方面实现了互帮互助,一定程度上解决了能量供应的问题。节点间通过无线能量传输的方式进行协作,它采用非接触式充能给能量缺乏的节点补充能量。因为能量协作按需进行,所以在协作前各节点不但要获知本节点的状态还需要了解邻近节点的状态。而在实际的无线传感器网络中,传感器节点的数据传送信道是时变的无线信道,然而节点能量主要用于数据的传送,没有额外能量用于获取节点的信道状态信息(CSI,Channel state information)。另外,能量收集过程贯穿整个时隙,所以节点进行能量协作及能量分配时,当前时隙的信道状态及能量收集状态未知,只能在下一时隙通过观测实际吞吐量和电池量进行间接估计。如何在节点状态部分可知的情况下高效地使用能量,提升网络的长期吞吐量是传感器网络进一步发展面临的重要挑战。本文依据部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP,Partially observable markov decision process)模型、相关理论及求解算法,提出基于部分可观测马尔科夫决策过程的能量协作方法。主要工作如下:首先提出对于单个传感器节点的最优能量分配策略。为了简化并解决问题,本文假设能量到达过程可以被模型化为马尔科夫过程。另外,依据无线信道的特性将其模型化为Gilbert Elliot信道,其状态转移过程也是一个马尔科夫过程。节点的电池量受因果约束,因此,多时隙能量分配是一个序列决策过程。因为当前时隙只能观测到节点状态的部分信息,所以,本文将多时隙的能量分配问题模型化为部分可观测马尔科夫决策过程,并依据此模型利用一种精确求解算法找出能量分配策略。由精确算法所得策略能依据不断变化的状态自适应地调整能量消耗值,使传感器网络的长期吞吐量在多种环境中均优于传统策略。然后提出了传感器网络中能量协作传输策略。在提高单个传感器节点能量利用率的基础上,本文提出若节点之间允许能量协作,那么节点可以按需求互相分享能量,系统吞吐量将得到进一步提升。能量协作发生在数据传送之前,需要考虑到本节点及相邻节点的状态。因为节点状态都是部分可知的,所以本文将多时隙多节点的能量协作问题模型化为部分可观测马尔科夫决策过程。考虑到多节点的状态量较大,精确算法的计算速率慢,本文采用一种近似算法得到此模型的多种能量协作方式下的策略。这些策略能够依据不同的协作方式以及不断变化的状态自适应地调整各节点能量传输值及能量消耗值。在多种环境中,双向能量协作方式的长期吞吐量优于传统策略、单向能量协作方式和无能量协作方式。

关键词：无线传感器网络能量收集 MDP 能量协作 POMDP