基于能量分集的信息缓冲与电池辅助无线携能协作通信研究

基本信息
批准号:61872098
项目类别:面上项目
资助金额:40.00
负责人:黄高飞
学科分类:
依托单位:广州大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐冬,赵赛,郑晖,曾伟东,王国奇,邢凤闯,王伟莹
关键词:
机器到机器传输物联网体系结构远距离低功耗无线传输网络优化
结项摘要

Wireless-powered cooperative communication is a new technique by which cooperative communication is implemented by wireless-powered relays which harvest energy from RF signals. In the related work, the amount of the energy at relays using for information transmission is little and the harvested energy cannot be utilized efficiently, which causes that the performance is much limited. Therefore, we enhance the energy-harvesting capability of relays and utilize the harvested energy efficiently based on a new form of diversity, namely energy diversity, and utilizing the buffer-aided relaying technique and a new energy-using technique, namely battery-assisted technique. According to this idea, we design new wireless-powered cooperative communication protocols for single carrier, multicarrier, multi-relay and multi-relay multicarrier scenarios, respectively, which can provide new means for relays to harvest energy and use the harvested energy. Under the new protocols, we formulate the problems for optimizing the involved wireless-powered cooperative communication systems, and solve the optimization problems by using multi-stage decision and stochastic optimization theory, by which new methods are proposed to optimize wireless-powered cooperative communication systems. Our work can provide new ideas for designing wireless powered cooperative communication systems, which may break through the performance limit of current wireless-powered cooperative communications and provide theoretical basis and technical support to solve the problem of total and high-quality wireless coverage for next-generation wireless networks.

无线携能协作通信是一种利用射频能量收集中继实现协作通信的新型无线通信技术,但在目前相关研究中,中继收集的能量少,而且收集的能量无法高效利用,导致系统性能受到严重制约。为此,本项目拟基于一种新的分集形式——能量分集,并利用中继信息缓冲辅助技术和一种新的能量使用技术——电池辅助技术,提高中继的能量收集能力和收集能量的使用效率。据此,分别围绕单载波、多载波、多中继和多中继多载波的应用场景,设计新的无线携能协作通信协议,为能量受限中继提供新的能量收集和能量使用方式。在新协议下,建立各个应用场景的无线携能协作通信系统优化问题,并利用多阶段决策过程和随机优化理论,对建立的优化问题进行求解,从而提出无线携能协作通信系统优化的新方法。本项目为无线携能协作通信系统设计提供了新的思路,其研究结果有望突破当前无线携能协作通信的性能瓶颈,为解决新一代无线网络的全方位高质量覆盖问题提供理论依据和技术支撑。

项目摘要

无线携能协作通信是一种利用射频能量收集中继实现协作通信的新型无线通信技术,可灵活应用于新一代无线通信网络低成本地实现全方位覆盖,目前已成为无线通信领域的研究热点。本项目基于能量分集,并结合中继信息缓冲辅助技术和电池辅助技术,为单中继和多中继的无线携能协作通信系统设计新的无线携能协作通信协议,以提高中继能量收集能力以及高效使用能量,从而从根本上改善系统性能。在设计的新协议下,建立了相应的系统优化问题,并利用凸优化理论、动态规划、李雅普诺夫优化和深度强化学习方法,对优化问题进行求解,提出了高效的系统优化算法。为了把研究成果扩展至更多的应用场景,同时研究了无线携能通信技术与反向散射通信、无人机通信、无线边缘计算和多天线技术相结合的系统优化问题。最后,考虑到在6G无线通信系统中,除了无线边缘计算技术和无人机通信技术,无线携能通信技术通常可以与毫米波通信技术相结合,使其性能更好、应用更广,本项目还研究了毫米波通信的若干关键问题。本项目的有关研究结果及其方法具有较高的学术理论价值和较大的实际应用参考价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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