【摘 要】
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随着无线网络系统规模的加大以及5G时代的来临,网络节点的数量大幅增加,信能同传(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的出现和发展为能源受限
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随着无线网络系统规模的加大以及5G时代的来临,网络节点的数量大幅增加,信能同传(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的出现和发展为能源受限节点供电问题提供了新思路,将SWIPT技术与中继技术相结合,可以进一步提高通信系统的性能。本文主要研究SWIPT双向传输中继系统中,两个源节点有固定的能源供应,中继需要通过收集射频信号来获得能量以及使用放大转发(Amplify Forward,AF)传输协议进行转发信息,提出两个双向中继传输策略,并且讨论两种策略在时间转换(Time Switching,TS)结构中继器以及功率分割(Power Splitting,PS)结构中继器下的实际最大吞吐量(Actual maximum throughput,AMT)以及通信性能的讨论。1.限制延时中继(LDR)策略是指在接收端节点和发送端节点必须保证严格的时间同步,也就是发送速率等于接收速率,一条信道不足以完成信息传输任务,那么就会导致整个通信系统的通信中断。在LDR策略下,通过计算整个通信的中断概率以及根据香农公式推导出LDR策略下的实际最大吞吐量表达式,对其进行寻优处理,从而获得该策略在两种结构接收机下的实际最大吞吐量的最优值。将LDR策略下的仿真图与单向传输中继策略的仿真图进行对比,得到在TS-LDR策略的吞吐量比单向传输策略高64%;PS-LDR策略的吞吐量比单向传输策略高72%。接下来探究传输速率阈值对于实际最大吞吐量的影响,总结出速率阈值较大的时候TS-LDR的通信系统性能更好;阈值较小时,PS-LDR更好。2.允许延时中继策略(TDR)只需要考虑自身的信道条件,按照自身的信道条件进行最大信息速率的传输,就不存在因同步而中断的情况。通过推导遍历容量表达式得到不同结构中继接收机的实际最大吞吐量表达式,再进一步对表达式进行寻优,得到两种结构中继接收机实际最大吞吐量的最优值以及仿真图。最后,将提出两种策略的仿真图以及表达式进行对比,讨论上行链路掺杂的噪声以及能量转化效率对于两个策略在不同结构中继接收机下实际最大吞吐量的影响,总结出上行链路噪声较大时,TS中继接收机的抗干扰能力更强,上行链路噪声较小时,选择PS中继接收机性能更优,还总结出在不需要信息完全同步的情况下,使用TDR策略的通信效率远高于LDR策略,但是当需要保持实时通信时,就必须要使用LDR策略来完成通信。
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