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无线携能通信系统性能优化与分析
  • 书     名：无线携能通信系统性能优化与分析
  • 出版时间：2025-07-11
  • 编 著 者：蒋瑞红 孙梦颖 穆司琪 胡小玲
  • 版       次：1-1
  • I  S  B N:978-7-5635-7577-0
  • 定       价：￥58.00元

内容简介线

在物联网（IoT）设备以及5G技术快速发展的背景下，随着微型化、低功耗消费设备的激增，电池作为电子元件的传统能源，存在寿命有限和维护成本高的问题。为了解决这个问题，研究人员探索了无线能量收集（Energy Harvesting，EH）技术，EH技术可以提供电源，减少电池消耗。
本书基于与实际EH电路特性更匹配的非线性EH模型，针对非移动和移动的物联网典型场景，研究了无线信能同传（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）网络系统的性能优化与分析。在非移动场景中，本书从用户同构到异构、网络拓扑单跳到多跳，分别探究了系统传输功率最小化和网络中断性能界问题。在移动场景中，本书从地面到空中移动等方面分别研究了信息能量域和网络覆盖问题。

目录介绍线






目录


第1章绪论1

1.1无线能量受限网络2

1.1.1无线能量收集3

1.1.2无线信能同传7

1.2无线能量收集模型9

1.2.1线性能量收集模型10

1.2.2非线性能量收集模型10

1.2.3线性和非线性模型的对比13

1.3国内外研究现状15

1.3.1研究综述15

1.3.2研究的不足17

1.4章节安排19

第2章同构多用户SWIPT系统发射功率最小化设计22

2.1引言22

2.2系统模型24

2.2.1信息和能量传输25

2.2.2EH模型26

2.3问题建模及求解26

2.3.1问题建模26

2.3.2问题求解27

2.3.3全局最优性分析28

2.4仿真结果与分析31

2.4.1用户信息需求对系统性能的影响31

2.4.2用户能量需求对系统性能的影响33

2.4.3用户数量对系统性能的影响34

2.4.4SDR结果最优性分析36

2.5本章小结36

第3章异构多用户SWIPT系统发射功率最小化设计38

3.1引言38

3.2系统模型40

3.2.1EH模型40

3.2.2传输协议41

3.3问题建模及求解42

3.3.1问题建模43

3.3.2两层算法43

3.3.3两层算法复杂度分析47


无线携能通信系统性能优化与分析
｜目录｜

3.3.4SCA算法47

3.3.5SCA算法收敛性分析50

3.3.6SCA算法复杂度分析51

3.4仿真结果与分析52

3.4.1两层算法和SCA算法对比52

3.4.2用户数量对系统性能的影响54

3.4.3用户信息和能量需求对系统性能的影响55

3.4.4用户距离对系统性能的影响61

3.5本章小结62

第4章非完美信道下多中继SWIPT系统中断性能分析64

4.1引言64

4.2系统模型66

4.3系统中断概率和可靠吞吐量68

4.3.1信道增益的分布69

4.3.2系统中断概率分析71

4.3.3高、低SNR下系统中断概率分析74

4.3.4系统可靠吞吐量分析75

4.4仿真结果与分析75

4.4.1中继数量对系统性能的影响75

4.4.2第J个最佳中继对系统性能的影响76

4.4.3天线数量对系统性能的影响77

4.4.4信道非完美性对系统性能的影响78

4.4.5其他参数对系统性能的影响80

4.4.6TS和PS接收机架构下系统性能对比82

4.5本章小结85

第5章地面移动SWIPT系统信息能量域分析86

5.1引言86

5.2系统模型88

5.2.1信息和能量传输88

5.2.2EH模型90

5.3信息能量域的定义及问题建模90

5.3.1计算信息Imax优化问题91

5.3.2计算能量Emax优化问题91

5.3.3计算信息能量域CIE边界点优化问题91

5.4联合功率和传输时间优化设计92

5.4.1线性EH模型下信息能量域问题建模及求解92

5.4.2逻辑EH模型下信息能量域问题建模及求解94

5.4.3分段式EH模型下信息能量域问题建模及求解97

5.4.4问题求解复杂度分析100

5.5仿真结果与分析101

5.5.1线性和分段式EH模型：最优η101

5.5.2SCA算法的收敛性102

5.5.3信息能量域与移动速度的关系103

5.5.4准静态场景中的信息能量域107

5.5.5移动场景中的信息能量域107

5.5.6移动距离与EH电路的饱和效应108

5.5.7收集的能量与移动速度的关系109

5.5.8不同EH模型下信息能量域的偏差110

5.6本章小结111

第6章低空移动SWIPT系统覆盖性能分析112

6.1引言112

6.2系统模型114

6.2.1最近UAV距离115

6.2.2信道衰落模型115

6.2.3EH模型115

6.3信息和能量传输模型116

6.3.1基于PS系统116

6.3.2基于TS系统116

6.4系统覆盖率分析117

6.4.1系统覆盖率的定义117

6.4.2基于PS系统的覆盖率分析117

6.4.3基于TS系统的覆盖率分析123

6.4.4基于PS和TS系统的覆盖率汇总128

6.5仿真结果与分析129

6.5.1用户信息和能量需求对网络覆盖率的影响130

6.5.2UAV部署密度对网络覆盖率的影响132

6.5.3UAV部署高度和传输功率对网络覆盖率的影响132

6.5.4PS和TS因子对网络覆盖率的影响133

6.5.5UAV部署半径及高度对网络覆盖率的影响134

6.6本章小结136

第7章总结与展望138

7.1总结138

7.2展望140

参考文献142