认知无线携能通信的关键技术及其研究进展

认知无线电（CR）与无线携能通信（SWIPT）的结合已经成为当今高能效认知无线通信的研究热点之一。首先阐述了SWIPT与认知SWIPT网络,而后介绍了SWIPT网络中两种接收机结构并给出相应的能量收集公式。然后,给出了认知SWIPT系统模型及其与协作中继技术、MIMO技术相结合进行系统建模的研究进展,并对认知SWIPT网络关键技术的未来研究方向进行了展望。最后,总结了近年来对认知SWIPT网络关键技术的研究成果,为高能效的安全认知SWIPT通信理论研究与未来应用提供了一定的借鉴意义。     

携能网络中保障能效的缓存队列中继选择与能量分配方案

在无线携能（SWIPT）网络中,带有缓存队列的一对半双工SWIPT中继可以在一个时隙内完成信息同时收发,实现虚拟全双工通信。针对SWIPT虚拟全双工网络的资源分配问题,该文研究了缓存队列机制的最佳SWIPT中继选择与子载波能量分配方案。首先建立数学模型,参考注水因子辅助搜索算法,以最大化能效为目标,在满足能量、信息传输速率、最佳接收中继干扰等多个约束条件下,通过求解优化问题选择SWIPT最佳转发中继,同时得到最佳转发中继的子载波能量分配最优解。仿真结果表明,与最大化端到端可达速率为目标的联合资源分配算法相比,所提方案考虑了SWIPT网络中继间干扰。且当源端发送功率较大时,所提方案可以获得较高的能效。      

无线携能网络中一种非线性能量收集与信息传输均衡策略

在无线携能(SWIPT)网络中,节点通常采用非线性能量收集。论文首先建立了非线性能量收集模型,提出了时隙切换与静态功率分割相结合的智能协同SWIPT传输方案(CoTP),推导了该传输方案的速率-能量(R-E)域,研究了接收端存在电路功耗情况下CoTP方案的速率-能量(R-E)均衡策略。同时,论文将所提的CoTP策略与动态功率分割(DPS)、开-关功率分割(OPS)、静态功率分割(SPS)与时隙切换策略(TS)的R-E域性能进行了比较,仿真分析了噪声以及接收端电路功耗对R-E域性能的影响。数值结果表明,与其他方案相比,若不考虑电路功耗情况,所提CoTP策略在每比特收集能量为0.6 mJ~2。4 mJ时具有较高的可达速率。若考虑电路功耗情况,所提CoTP策略在每比特收集能量为0 mJ~15 mJ时具有较高的可达速率,可以实现能量收集与信息传输的均衡。