论文部分内容阅读
无线能量传输技术是一种有潜力的新技术，因其能消除频繁的手工更换电池/充电的需要，从而大大提高了传统的电池供电的通信网络在很多方面的性能，如更高的吞吐量，更长的设备寿命，更低的网络运营成本。随着物联网以及5G通信中的D2D(device to device)技术的高速发展，无线能量传输得到了更多的关注以及研究，因为无线能量传输技术可以用于补充这些技术中通信设备电池的电量。在本文中，研究了多用户多输入单输出(multiple-input single-output，MISO)的无线能量传输系统，其中基站配备N个天线无线地给多个单天线用户传输能量。本文的主要工作如下: 1)为了降低实现成本，提出了一个恒包络模拟波束成形方案，在多天线的发送端只需要一个单一的射频链来给多个用户传输功率。相比传统的可变包络数字波束成形，该方案大大的减少了高成本的射频链的数目，尤其是在发射端天线个数比较多的情况下; 2)由于原问题是个非凸问题，首先给出了两种算法（分别是基于坐标梯度下降算法和基于半正定松弛），给出了两个次优解。然后提出了一种低复杂度模拟波束成形传输方案，该方案给出一个有解析解的下界，便于在之后的工作中进一步分析该方案的性能; 3)在无线能量传输技术中，能量传输效率是衡量其性能的主要指标。分别进行了理论分析与实验仿真。这两者都表明在均匀和独立的瑞利衰落的信道下，提出的恒包络波束成形设计与最优的可变包络数字波束成形方案相比，只会导致约1dB的功率损耗。 4)在波束成形设计中进一步考虑能量分配的公平性。为此，首先研究模拟波束成形设计以在恒包络约束条件下最大化最小的接收功率。数值仿真结果表明，恒包络模拟波束成形技术是大规模多天线无线电力传输的有前景的低成本的技术。