无线携能通信下mmWave协作通信小单元的能效最优策略

针对无线携能通信(SWIPT)网络中的能量与信息同时传输阶段的优化问题,以最大化链路能量效率为目标,提出一种SWIPT下mmWave协作通信小单元的能效最优策略。该策略在最小链路传输速率和最小收集能量的联合约束下,在能量受限型用户设备的接收端采用功率分流工作模式,通过优化发射功率控制和功率分流因子,最大化系统链路能量效率。针对原问题是一个非凸的分式规划问题,具有NP难性质,采用Dinkelbach方法将目标函数转化为易于求解的凸优化问题,并设计一个交叉迭代的算法求出最优解。仿真实验结果表明,提出的策略在优化系统能量效率性能上要优于传统功率控制方法和最大发射功率法。     

基于超声波的无线携能通信研究

无线携能通信是将无线能量传输与无线信息传输相结合的产物。近年来,以无线电波作为媒介的携能通信研究十分火热,而以超声波作为媒介的方式却没有得到足够关注。从超声波的传能机制出发,提出超声波换能器的设计要求;从超声波的通信机制出发,研究超声波通信的调制方式及信道特性;从功率分配角度出发,建立了速率-能量折衷模型,提出了适用于不同应用场景的动态功率分配算法,建立了基于超声波的无线携能通信系统模型。     

基于缓存辅助的全双工无线携能通信系统的中继选择策略

为了提高无线携能通信(SWIPT)系统的性能,构建了一个全新的基于缓存辅助的全双工中继协作系统模型,并在系统中考虑了空闲能量接入点(EAP)作为中继节点的额外能量补充.对于系统吞吐量最优化问题,提出一种基于功率分配协作的SWIPT中继选择策略.首先,基于通信服务质量与源节点发射功率等约束建立问题模型;其次,通过数学变换...     

无线携能通信系统中的吞吐量最优化全双工中继选择策略

针对无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统中全双工中继网络的最优中继选择问题,以最优化系统吞吐量为目标,提出一种基于功率分配协作的SWIPT全双工中继选择策略.该策略基于自能量回收技术实现了对全双工系统自干扰的消除,以此提...     

面向无线传感器网络的无线携能通信研究

能量受限是无线传感器网络应用的瓶颈问题,为了使无线传感器网络获得稳定持续的能量来源,提出将无线携能通信（ SWIPT）技术应用到无线传感器网络中。基于时分多址（ TDMA）的通信方式建立了适应于无线传感器网络的无线携能通信系统新优化模型。通过凸优化问题的求解得到该优化模型的最优分配策略。利用仿真实验对无线携能通信在无线传感器网络中应用的可行性进行了分析,对方法的有效性进行了验证。     

无线携能通信系统中基于人工噪声的波束成形算法研究

在存在多天线窃听者的情况下,研究了无线携能通信系统的物理层安全传输问题。传统上,人工噪声方案是一种保证物理层安全通信的有效策略。因此,提出了一种人工噪声辅助的波束成形算法,以提高信息与能量联合传输的安全性。该算法在满足多项约束（接收端能量采集门限、信息泄漏控制指标和发送功率）的基础上,通过优化波束成形预编码矩阵和人工噪声实现无线携能通信系统的物理层安全通信。在数学上该算法是一个非凸优化问题,不易求解。为此,首先引入最小均方误差接收算法和连续凸近似方法将其转换为凸的二阶锥规划子问题,然后对该凸问题进行迭代求解。仿真结果表明,该算法能够在保证窃听者无法解码信息的同时,实现信息和能量的联合传输,并且算法收敛速度快。     

基于磁耦合的水下无线携能通信系统

磁耦合无线充电技术不仅能够为水下设备不间断地提供能量,同时在其传输能量上加载特定的信号也可以为水下设备构建高速、稳定的数据传输链路,成为摆脱水下设备供电以及通信瓶颈的有效手段.该文提出一种基于磁耦合的水下无线携能传输技术,采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)开发了基于频移键控(FSK)调制的无线信息传输和无线能量传输模...     

具有自适应通信能力的无线传感网节点设计

具有自适应通信能力的无线传感网节点的系统设计方案,实现了具有环境适应性、灵活高效、小体积低功耗的传感节点。     

干扰影响下无线携能通信双向中继系统中断性能分析

在无线携能通信双向中继系统中,大量无线信息发射源会导致系统性能受到同频干扰的影响。以基于射频能量收集的双向中继网络为研究对象,结合功率分离能量收集和解码转发信息转发方式,建立中继和接收端分别受到多个干扰源影响下的无线携能通信双向中继通信系统传输模型,在3个时隙信息能量同传的传输帧结构下,得到系统端到端信干噪比,并分析该传输模型下的中断性能。利用数学推导得出该系统在瑞利信道环境下的端到端信干噪比的累积分布函数闭式解,在此基础上求解中断概率闭式值,并通过数值仿真探讨干扰源个数、干扰功率以及功率分割比对系统中断概率的影响。仿真结果表明,所求中断概率闭式表达式与蒙特卡洛仿真中断概率曲线完全吻合,双向中继传输能有效降低系统中断概率,其中干扰源个数越多、干扰功率越大对系统的中断性能影响越大,但不影响系统的分集度,并且存在一个最优功率分割比值可使系统的中断性能达到最优,从而提升整个系统的传输性能。     

无线传感网络中覆盖能效动态控制优化策略

能量约束是无线传感网络测量控制的关键问题之一.本文针对移动节点位置优化问题,提出了无线传感网络通信能耗评价指标,采用微粒群优化策略更新节点位置,使无线传感网络具有更强的灵活性和能效性.利用Dijkstra算法获得网络最优通信路径计算能耗评价指标.采用动态能量控制策略使空闲节点进入睡眠状态减少网络运行能耗.通过优化能量指标降低了通信能耗,实现了无线传感网络覆盖与通信能量消耗的合理均衡.对移动目标跟踪仿真表明,覆盖能效优化算法与动态能量控制策略相结合提高了无线传感网络覆盖的能效性.     

认知智能电网中基于能效优化的频谱分配策略

针对智能电网的无线通信环境存在频谱短缺、资源利用效率低等问题,将认知无线电技术应用于智能电网的邻域网络通信中.引入认知智能电网概念以保证业务传输的公平性和有效性,提出一种基于改进二进制蝴蝶优化算法(BOA)的频谱分配策略,此方案考虑了通信过程中的信噪比和路径损耗,选择系统能量效率作为信道效益,并且在拓扑结构固定的城市居...     

石化企业整厂用能优化策略及应用

石化企业生产流程复杂,能量系统包括多种形式的能量转换、不同工艺和单元的能量利用,以及装置或者全厂范围的能量回收利用等.针对石化企业能量系统特点,按照能量演变规律及能量利用的本质,提出了分段递进式协同优化策略.首先进行工艺装置的用能优化,在此基础上进行装置间热联合考虑和换热网络优化等,接着展开罐区和辅助系统的用能优化,以及全厂低温热的综合回收利用,最后优化蒸汽动力系统,在全局范围内实现能量的综合优化利用.通过国内某大型石化企业全厂用能优化验证所提出优化方法的可行性和合理性,节能效果和经济效益明显,投资回收期约2年.     

Optimal maintenance planning for sustainable energy efficiency lighting retrofit projects by a control system approach

The energy savings achieved by implementing energy efficiency (EE) lighting retrofit projects are sometimes not sustainable and vanish rapidly given that lamp population decays as time goes by if without proper maintenance activities. Scope of maintenance activities refers to replacements of failed lamps due to nonrepairable lamp burnouts. Full replacements of all the failed lamps during each maintenance interval contribute to a tight project budget due to the expense for the lamp failure inspections, as well as the procurement and installation of new lamps. Since neither “no maintenance” nor “full maintenance” is preferable to the EE lighting project developers (PDs), we propose to design an optimal maintenance plan that optimises the number of replacements of the failed lamps, such that the EE lighting project achieves sustainable performance in terms of energy savings whereas the PDs obtain their maximum benefits in the sense of cost–benefit ratio. This optimal maintenance planning (OMP) problem is aptly formulated as an optimal control problem under control system framework, and solved by a model predictive control (MPC) approach. An optimal maintenance plan for an EE lighting retrofit project is designed as a case study to illustrate the effectiveness of the proposed control system approach.     

机床产品制造系统能效的最优控制

本文结合机床产品制造系统的能量流特性,研究机床产品制造系统能效的最优控制.首先,利用无线传感器网络,构建制造系统能效感知网络,并设计了网络能量高效的通信协议,实时获取制造系统的能效数据.进而,利用能效感知数据,分别从单机设备局部优化与综合资源全局优化两方面,设计能效优化控制算法.根据单机设备任意两工步间空载能耗特性,给出单机设备空载能效最优控制模型.同时,建立以缩短生产周期、减少机器空转时间、提高产品合格率为优化目标的综合生产资源能效多目标优化方案.考虑到所论综合资源能效优化问题是离散组合优化问题,本文提出了文化基因支配排序粒子群算法进行求解,并采用层次分析(analysis hierarchy process,AHP)决策方法从Pareto解集中选取最优综合能效的优化策略.最后,利用实例与仿真相结合的方法,验证了文中所提方法的有效性.     

反应-分离系统逐步优化的能量集成策略

放热反应的反应-分离系统,可通过工艺设计实现能量集成的效果,改变其工艺条件,调整系统能量利用需求。本文提出反应-分离系统逐步优化的能量集成策略,以连续反应合成乙二醇丁醚醋酸酯的生产工艺为例,利用Aspen Plus软件对其进行模拟计算,采用过程模拟技术与夹点技术相结合的办法,以温焓图(T-H图)上冷、热物流之间的匹配关系为尺度,以尽可能减少公用工程能耗为目标,通过调整分离塔塔压实现能量集成。计算结果表明,优化后系统额外添加的冷、热公用工程能耗由原来的185.8 kW降至105.8 kW,仅为优化前的56.9%,全系统能量的利用效率提高,达到系统精馏塔与换热网络能量集成的目的。本文的研究利用模拟软件科学计算与系统整体匹配相结合的方法,对过程工业企业的能量集成有着很大的推广潜力和应用价值。     

Robust online energy efficiency optimization for distributed multi-cell massive MIMO networks

This paper studies the energy efficiency(EE) oriented precoding design in multi-cell massive multiple-input multiple-output(MIMO) systems, with only statistical channel state information(CSI) at the transmitter. During the transmission, as the channel varies dynamically with time and the previously obtained CSI becomes outdated, the base stations must adjust their transmit policies accordingly. To tackle this issue, we propose an online EE maximization algorithm that can achieve a no-regret tran...     

面向网络能效优化的动态权重队列管理算法

针对流量传输过程中能效优化的问题,提出一种面向网络能效优化的动态权重队列管理算法DW_WFQ。该算法在加权公平队列(WFQ)的基础上通过动态地分配各类业务流的权重,以更加灵活的方式分配各类业务流的服务速率,进而与连续流速度缩放模型的能效函数相结合,推导出了该调度算法的能耗模型并且对其进行了能效优化。通过Matlab仿真,进行了DW_WFQ、先到先服务(FCFS)和WFQ三种算法的能耗对比,仿真结果表明:所提的流量调度算法在满足业务流服务质量(QoS)约束的基础上,能够有效降低系统能耗。     

一种优化分布式文件系统的文件合并策略

分布式文件系统的性能对整个分布式系统的性能有着重要的影响,以Hadoop分布式文件系统(HDFS)为研究目标,针对HDFS处理小文件数据性能差的问题,分析存在的问题,提出一种新的文件合并策略,优化系统I/0性能.实现结果表明这种合并策略能有效提高分布式文件系统的性能.     

基于能量效率的认知无线网络联合优化算法

为提高认知无线网络能量有效性,提出一种基于能量效率的联合优化算法。在考虑主用户干扰容限的基础上构建了能量有效性模型,将优化目标分解为接入策略求解和功率优化问题,采用粒子群算法反复迭代,得到接入概率与功率分配的联合最优解。仿真结果表明,相对于不考虑功率优化或接入概率的传统优化方法,所提算法可使系统能量效率得到显著提升。