面向非线性、多时隙特性的无线供能通信高效传输方法研究

基本信息
批准号:61901317
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:梁凯
学科分类:
依托单位:西安电子科技大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
高能效无线供能通信多时隙电池能量分配无线通信基础理论非线性射频能量转换特性
结项摘要

The nonlinear feature of radio frequency (RF) energy transfer and the multi-slot feature of terminals’ battery energy allocation bring several challenges for high efficient wireless powered communications (WPC): optimal signal design for wireless energy transfer (WET), long term optimal strategy for battery energy allocation, and the high computation complexity. To solve these challenges, this project studies nonlinearity and multi-slot oriented high efficient transmission methods for WPCs: (1) we set up the nonlinear energy transfer model and its approximate model, to address the tradeoff between model accuracy and computation complexity, and then realize optimal WET signal design which is well matched with the feature of nonlinearity. (2) Considering battery charging characteristics, we study optimal and sub-optimal algorithms for the multi-slot battery energy allocations, solving the problems of uplink information outage, long term energy efficiency (EE) optimization, and high complexity. (3) According to on-demand service and cooperative WET between base stations and power beacons, we analyze and optimize the EE of WPC networks with the consideration of low complex nonlinear energy transfer model and multi-slot energy allocation algorithms, addressing high efficient network transmission and high complexity. This project may obtain innovations on high efficient transmission methods for WPCs, proposing optimal WET signal design in accordance with nonlinear RF transfer model, multi-slot energy allocation algorithms and EE-oriented network optimizing methods.

射频能量转换电路所具备的非线性特性以及终端电池能量分配所呈现的多时隙特性,为研究无线供能通信的高效传输提出了:最优无线能量传输(WET)信号设计、长时段能效最优化策略以及高计算复杂度等方面的挑战。为解决上述问题,本项目研究面向非线性、多时隙特性的无线供能通信高效传输方法,具体包括:(1)建立非线性能量转换模型及其近似模型,以解决模型精确度与计算复杂度的矛盾,实现与非线性特性相匹配的最优WET信号设计。(2)结合电池充放电特性,研究多时隙能量分配最优及次优算法,以解决信息传输中断、长时段能效最优和高计算复杂度等问题。(3)基于适度服务原则和基站、能量站协作传能,结合低复杂度非线性模型和多时隙算法,开展网络能效分析和优化,以解决高效网络传输和高复杂度的问题。本项目拟在无线供能通信高效传输方法上取得创新性突破,获得适配非线性特性的最优WET信号设计、多时隙能量分配方法和能效优先的网络优化方法。

项目摘要

无线供能通信通过无线能量传输技术向低功耗物联网设备进行供电,实现高效的上行信息传输,是下一代移动通信系统的关键技术。针对非线性能量转换特性、电池能量分配的多时隙特性,本项目研究了无线供能通信的高效传输方法,具体内容包括:(1)建立了能量转换的非线性建模方法,并研究了基于安全约束的无线携能通信最优能量波束成形设计,以及多反向散射器的共生的能效最优设计。(2)研究了基于有限电池容量的多时隙能量分配算法,重点面向增强移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)业务复用的无线供能通信网络,综合考虑了能量接收灵敏度、电池容量约束等问题,研究了基于深度强化学习的资源分配算法。(3)探索了基站/能量站协作传能的方法,并针对新兴无线技术,基于随机几何和人工智能,展开网络性能分析和优化。本项目的研究成果进一步增强了无线供能通信的理论与技术基础,为物联网的发展和应用提供了重要的技术支撑。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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