無線信息與能量協同傳輸理論與關鍵技術研究

《無線信息與能量協同傳輸理論與關鍵技術研究》是依託北京郵電大學，由李立華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無線信息與能量協同傳輸理論與關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李立華
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

射頻能量收集技術作為綠色無線通信技術發展的重要策略之一，為無線信息和能量協同傳輸思想提供了可行性。基於能量收集的信息和能量協同傳輸技術在充分利用可再生能源、延長網路運行時間、降低網路維護開銷等方面具有著重要意義。本項目首先研究射頻能量收集技術，針對目前存在的能量轉化率低、設備啟動門限高等問題提出解決方案，並且通過實驗測量對環境中的能量密度分布進行精確建模。其次，研究單跳網路下無線信息和能量協同傳輸理論，保證信息能量高效並行傳輸,同時,基於精確的環境電磁能量分布模型,面向工程實現條件研究信息能量協同傳輸的最佳化策略和資源分配方案。最後，基於單跳網路場景下的基本理論研究，進一步研究複雜多跳網路下的信息和能量協同傳輸理論,並提出實現方案和最佳化策略。通過對以上三方面的研究，提出較為完善的基於射頻能量收集的無線信息和能量協同傳輸的理論體系和設計方案,並通過實際測量和平台環境進行實驗驗證。

結題摘要

本項目預期目標是基於無線信息和能量協同傳輸技術，提出較為完善的的理論體系和傳輸方案，有效緩解當前無線通信系統中日益嚴峻的能耗問題。本項目從基於射頻能量收集技術系統的能量建模和頻譜感知，單跳網路下無線信息與能量協同中能量的高效利用，以及中繼協作多跳網路下能量與信息協同傳輸中資源分配最佳化這幾方面探討無線信息與能量協同傳輸技術的系統最佳化設計問題。 在基於射頻能量收集技術的系統下能量建模和頻譜感知方面，針對能量傳輸模型最佳化，研究了二進制無噪聲信息傳輸系統的變長編碼方案；進一步，研究了ARQ反饋機制，提出利用能量補充的動態功率控制策略。針對基於高效率能量收集系統的頻譜感知，研究了認知無線電系統中能量採集、頻譜感知與數據傳輸的最佳化設計。針對無線能量驅動的認知無線電網路的協作頻譜共享模型，研究其資源分配的最佳化設計。 在單跳網路下的信息能量協同傳輸技術的理論研究方面，針對點對點能量與信息傳輸最佳化設計，研究了SWIPT多用戶干擾信道中，在採用時間切換方案和功率分配方案時的傳輸最佳化方案。針對單跳網路中無線能量有效利用與資源分配策略，提出了信息與能量分載波獨立傳輸方案；並引入協作通信，以兼顧網路整體性能能量使用效率。針對安全通信場景下信息與能量協同傳輸，提出合理的參數配置算法與協同最佳化機制，以提高信道保密容量並保證能量傳輸的效率和準確性。 在多跳中繼網路下的信息能量協同傳輸的理論研究方面，針對基於中繼的全雙工無線傳能網路，提出預編碼技術和全雙工技術解決能量傳送效率低和資源利用率低的問題；進一步考慮用戶協作網路下，提出聯合收發機預編碼技術最佳化方案。針對新型的網路形式下的信息與能量協同傳輸，研究了基於無人機輔助的中繼協作，提出資源分配和無人機基站部署的聯合最佳化方法；並進一步研究了軌跡與功率共同最佳化的問題。針對多用戶協作網路下信息能量協同傳輸，研究了資源分配方案。 項目組圓滿完成了項目任務。