基于大规模多天线的无线信息与能量协同传输系统研究

摘要

随着社会能源的紧缺以及通信网络的迅速发展，绿色通信已经成为无线通信中一个重要的研究方向。大规模多天线技术在不增加频谱带宽的条件下大幅增加系统容量，具有能耗低、传输稳定、发射机结构简化等优点，是下一代无线绿色通信的关键技术。无线信息与能量同时传输(Simultaneous Wireless Informationand Power Transfer，SWIPT)技术的出现给绿色通信提供了一个重要的发展方向，SWIPT满足了基站与用户同时进行信息通信与能量传输的需要，为通信系统向环境中汲取能量用以绿色通信提供了更大的可能。基于大规模多天线信息与能量协同传输系统一方面契合绿色通信传输的内在要求，另一方面将带给通信领域尤其是移动端用户全新的体验。
　　本文在分析基于大规模多天线信息与能量协同传输技术的基础上，针对不同的用户场景，引入用户远近效应、信息-能量域等概念，结合用户公平性提出有效的资源分配算法。首先本文分析了大规模多天线能量传输中系统能量收集效率最大化的资源分配策略，在多用户大尺度衰落区别的情况下优化由用户远近效应导致的不公平能量传输。其次在大规模多天线信息与能量同时传输系统中，本文分析了时隙分配传输和功率分流传输对系统信息-能量域的影响，在基站已知完整信道状态传输过程，功率分流策略中优于时隙分配策略，仿真验证理想条件下信道相关性是系统信息-能量域的增益因子。最后建立基于大规模能量收集的信息传输模型，在用户电池容量不受限的约束下，提出单用户上行传输时间分配传输策略，结合多用户传输情况理论分析，优化传输策略，寻找最优的传输分配因子，提高系统传输效率。
　　进一步可从能量收集与信息收集均是多用户的情况、用户电池容量受限、用户信道信息不完美传输等方面深入研究。

目录

声明

摘要

缩略语表

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 论文结构

第二章 大规模多天线信息与能量分时同传系统研究

2．1 大规模多天线信息传输

2．1．1 系统信息传输模型

2．1．2 大规模多天线系统预编码

2．2 大规模多天线能量传输

2．2．1 能量传输模型

2．2．2 系统能量收集上限

2．2．3 基于用户公平能量传输策略

2．3 本章小结

第三章 大规模多天线信息与能量同时传输

3．1 无线信息与能量协同传输概述

3．2 基于大规模多天线的无线信息与能量同时同传策略

3．2．1 信息与能量同时同传模型

3．2．2 时隙分配策略

3．2．3 功率分流策略

3．3 大规模多天线相关信道的功率分流

3．3．1 大规模多天线相关信道模型

3．3．2 相关信道下功率分流策略

3．4 本章小结

第四章 基于大规模多天线能量收集的信息传输系统

4．1 基于大规模多天线的复合用户传输

4．2 基于大规模多天线复合用户能量收集的信息传输系统

4．2．1 单复合用户基于能量收集的信息传输模型

4．2．2 多复合用户基于能量收集的信息传输模型

4．2．3 多复合用户系统容量最大化研究

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目

参考文献

致谢