移動通信系統中信息與能量協同傳輸技術研究

《移動通信系統中信息與能量協同傳輸技術研究》是依託北京郵電大學，由尹斯星擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：移動通信系統中信息與能量協同傳輸技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：尹斯星
• 依託單位：北京郵電大學

項目摘要

隨著近些年無線業務的飛速發展以及環境問題的日益嚴峻，無線通信系統中的能量消耗問題逐漸變得不可忽視。特別是對於移動通信系統，電池供給的有限能量已逐漸成為制約無線新業務發展以及用戶體驗提升的瓶頸。本課題將無線信息與能量傳輸技術引入移動通信系統，通過研究無線信息與能量協同傳輸方法，旨在保證移動通信系統整體性能的前提下，充分利用無線信號中攜帶的能量為移動終端提供有益補充。具體研究內容包括：從物理層參數最佳化的角度研究點對點通信能量與信息傳輸性能的量化關係，在能量與信息的覆蓋範圍、無線資源分配、干擾信號的控制與利用等方面最佳化利用移動通信系統中的無線信號，以及從物理層安全和終端空間信息估計的角度分析並最佳化移動通信系統中無線信息與能量傳輸的安全性。本課題不僅為提高移動通信系統能量效率提供了全新的思路，也是能量採集相關技術在無線通信系統中的套用拓展，符合通信系統可持續的發展理念和節能環保的發展趨勢。

結題摘要

本項目預期目標是將無線信息與能量傳輸技術引入移動通信系統，賦予無線信號同時傳輸信息和能量的雙重能力，有效緩解當前移動通信系統中日益嚴峻的能耗問題。本項目從無線信號能量傳輸與信息傳輸性能的協同最佳化方法，移動通信系統中有效的無線資源分配與干擾控制以及攜能傳輸下的通信安全這幾方面探討將無線信息與能量傳輸技術引入移動通信系統後的系統最佳化設計問題。在無線信號能量傳輸與信息傳輸性能的協同最佳化方法方面，研究了二進制無噪聲信息傳輸系統的信源編碼，提出了變長編碼方案最佳化信息與能量協同傳輸的性能；針對ARQ反饋機制，提出利用接收端在反向信道傳送的反饋信號對傳送端進行能量補充，研究了傳送端的動態功率控制策略來最佳化期望傳輸數據量；針對中繼節點具有信息與能量協同傳輸功能的協作通信系統，研究了中繼節點的最優功率分離策略以最大化協作通信容量；研究了無線能量採集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以及最優停止頻譜感知策略。在移動通信系統中有效的無線資源分配與干擾控制方面，針對基於信息與能量協同傳輸的多用戶OFDM系統，提出了信息與能量分載波獨立傳輸方案，並基於此方案研究了該系統資源分配的最佳化設計；研究了無線能量驅動的認知無線電網路的協作頻譜共享模型及其資源分配的最佳化設計來最大化上行鏈路能量效率；針對中繼具有信息與能量協同傳輸能力的協作通信網路並著重研究了其資源分配方案，包括每箇中繼的能量信息比、下行鏈路的功率分配、信道分配以及用戶與中繼關聯。在攜能傳輸下的通信安全方面，主要關注存在竊聽設備的協作通信網路，其中無人機作為傳送端和接收端之間的可移動中繼進行協作通信，研究了無人機飛行軌跡以及隨時間變化的功率描繪與功率分配比描繪的最佳化設計方法來最大化協作信道保密容量。項目組圓滿完成了項目任務。