能量获取无线通系统的发射机切换算法研究.pdfVIP

摘 要 摘 要 近年来，随着电池技术的发展，能量获取无线通信系统引起了专家们的高度关注。 在能量获取无线通信系统中，就传输完成时间最小化问题，专家们已经提出了许多传 输调度算法。但并没有考虑到在传输完成之前发射机就不能工作的情况。当一个发射 机坏掉或者能量获取不足时，发射机切换算法可以选择另一个合适的发射机接替当前 工作。为了得出这种发射机切换算法，我们分别研究了由可切换的能量获取发射机组 成的两发射机两接收机系统、多发射机单接收机系统以及多发射机多接收机系统。本 文的主要研究成果概括如下： 在两发射机两接收机系统中，发射机获取能量的过程相互独立并且它们交替工作。 传输调度问题是以传输完成时间最小化为目的建立的，并且满足能量约束条件、数据 传输约束条件以及发射机切换约束条件。发射机切换的准则是发射机在切换之前要一 直保持工作状态并且切换门限为零。基于之前提出的速率域以及发射机切换准则，我 们提出了最优切换算法。与其它几种次优算法相比，提出的最优切换算法能够获得更 大的速率域。 就多发射机单接收机系统而言，为了减少发射机切换次数提出了一种基于几何投 影的发射机切换算法，结果表明这种发射机切换算法比其它几种启发式的发射机切换 算法的切换次数少。 在多发射机多接收机系统中，首先把所有的发射机当成一个整体，以传输完成时 间最小化为目的，求出最优传输总功率和最优分配功率。然后提出了一种更简单的功 率分配算法。最后提出了发射机切换算法。结果表明，提出的功率分配算法性能接近 最优功率分配算法，并且比其它几种启发式的功率分配算法好。另外，提出的发射机 切换算法比其它几种发射机切换算法的切换次数少。 发射机可切换能量获取无线通信系统具有很好的灵活性和鲁棒性、较高的能量使 用效率以及较少的发射机切换次数。 关键词: 无线通信；能量获取；发射机切换；传输完成时间；功率分配 – I – Abstract Abstract Energy harvesting wireless communication systems attracted great research attention in recent years as the battery technology developed. To minimize transmission completion time in energy harvesting wireless communication systems, various transmission scheduling schemes have been proposed. However, researchers did not consider the issue where a transmitter may fail before completing the transmission. When a transmitter is broken or the energy harvested by a transmitter is insufficient, a transmitter switching algorithm is developed to choose a suitable transmitter to work whenever necessary. To obtain this transmitter switching algorithm, the system with two energy harvesting switching transmitters and two users, the system which consists of multiple energy harvesti