23863

تخصيص بهينه منابع در سيستم مخابرات نور مرئي/ فركانس رادوئي تركيبي با برداشت انرژي

كارشناسي ارشد

مهندسي برق

97

1399/12/18

محمدحسين كهائي

سيد عليرضا نظام الحسيني

مهندسي برق

با توجه به رشد سريع ارتباطات بي‌سيم در نسل جديد ارتباطات بي‌سيم، مصرف انرژي به يكي از مهم‌ترين حوزه‌هاي مورد توجه تبديل شده است. با اين حال، اكثر دستگاه‌ها ظرفيت باتري محدودي دارند، بنابراين برداشت انرژي (HE) از سيگنال‌هاي دريافت‌شده ‌مي‌تواند به عنوان يك تكنيك جالب براي بهبود طول عمر باتري محسوب شود. انتقال همزمان اطلاعات موج نوري و توان (SLIPT) براي كاربرد‌هاي داخلي، به عنوان يك فناوري جايگزين براي SWIPT مبتني بر RF معرفي شده است. كه ‌مي‌تواند از طريق سيستم‌هاي ارتباطي نور مرئي (VLC)، مجهز به گيرنده ساده مبتني بر پنل خورشيدي، انجام شود. در اين پايان نامه يك سيستم VLC/RF تركيبي با برداشت انرژي در دو سناريو متفاوت كه در سناريو اول يك شبكه ارتباطي بي سيم نوري (WPCN) مي باشد فرض بر اين است كه LED فقط توان، و در سناريو دوم LED ارسال همزمان اطلاعات و توان بر اساس معماري سويچينگ زماني در نظر گرفته شده، كه در لينك فروسو از سيگنال نوري انرژي برداشت مي شود و در لينك فراسو از انرژي برداشت شده جهت ارسال اطلاعات استفاده مي شود. به طور خاص، اين دو تابع هدف در تعارض با يكديگر هستند كه منجر به يك بده بستان جالب بين نرخ مجموع لينك هاي فراسو و فروسو در سيستم VLC/RF مبتني بر TS-SLIPT مي شود. براي به دست آوردن اين تاثير، يك مسئله بهينه سازي چندهدفه (MOOP) براي به حداكثر رساندن همزمان نرخ مجموع لينك هاي فراسو و فروسو با بهينه سازي مشترك توان ارسالي و تخصيص زمان فراسو و فروسو ارائه شده است. با اين حال، مسئله تعريف شده غير محدب است و حل آن دشوار است، ما از روش چبي شف بهره مي‌‌بريم تا MOOP را به يك مسئله بهينه سازي تك هدفه (SOOP) تبديل كنيم. قابل ذكر است به دليل بالا بودن پيچيدگي محاسباتي روش نقطه داخلي (InteriorPoint) براي حل مسئله MOOP از روش بهينه سازي متناوب دو مرحله اي استفاده خواهيم كرد. نتايج شبيه سازي در سناريو اول نشان مي دهد با افزايشمقدار آفست DC و زاويه ميدان ديد نرخ مجموع لينك فراسو به ترتيب افزايش و كاهش مي يابد و در سناريو دوم با افزايش مجموع نرخ فراسو مجموع نرخ لينك فرو كاهش خواهد يافت و بالعكس.

1400/03/22

Optimal Resource Allocation of Hybrid VLC/RF System with Light Energy Harvesting

3/9/2022 12:00:00 AM

Due to the rapid growth of communications, energy consumption has become one of the most important areas of attention. However, the majority of devices have limited battery capacity, so harvesting energy from the received signals can be regarded as an interesting technology to increase battery life. Simultaneous transmission of optical information and power for indoor applications has been introduced as an alternative technology for the radio frequency (RF)based simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT), which can be performed through visible light communication systems (VLCs) by providing each receiver with a solar panel. In this thesis, a hybrid VLC / RF system with energy harvesting in two different scenarios is considered. In the first scenario, an optical wireless communication network is considered where a light emitting diode (LED) transmits power while in the second one, the LED transmits both the information and power simultaneously based on the time switching (TS) architecture where energy harvesting is performed in the downlink and used for transmitting information in the uplink. More specifically, these two objective functions are conflicting with each other which results in an interesting tradeoff between the sum of uplink and downlink rates in the TS simultaneous light information and power transfer (SLIPT)based VLC / RF system. To capture this effect, a multi objective optimization problem (MOOP) is proposed to maximize the sum of uplink and downlink rates simultaneously by jointly optimizing the transmission power and the time allocation of the uplink and downlink. However, the defined problem is nonconvex and hard to be solved, so we resort to the Chebyshev method to transform the MOOP into single objective optimization problems (SOOP). It is notable that due to the high computational complexity of the interior point method, we apply a twostep iterative optimization method to solve the MOOP problem. In the first scenario, the simulation results show that by increasing the amount of direct current (DC) offset and the field of view of the LED, the uplink sum rate increases and decreases, respectively. In the second scenario, the uplink sum rate decreases by increasing the downlink sum rate and vice versa.

ارسال همزمان اطلاعات نوري و توان , برداشت انرژي , مخابرات نور مرئي , بهينه سازي چندهدفه

simultaneous lightwave information and power transfer , energy harvesting , visible light communication , Multiobjective optimization problem