●目錄
序
前言
第1章 概述 1
1.1 蜂窩移動通信繫統發展 1
1.2 物聯網繫統發展 5
1.3 基於射頻識別技術的物聯網技術 10
1.4 儲能技術的發展 11
1.4.1 機械儲能 12
1.4.2 電磁儲能 12
1.4.3 電化學儲能 13
1.5 新能源采集技術 15
1.5.1 太陽能采集技術 15
1.5.2 風能采集技術 16
1.5.3 地熱能采集技術 18
1.5.4 潮汐能采集技術 20
1.6 無線傳能技術 22
1.6.1 電感無線傳能技術 22
1.6.2 電磁諧振技術 23
1.6.3 微波傳能技術 24
1.6.4 激光傳能技術 25
1.6.5 幾種傳能技術的對比 26
1.7 無線數能同傳：機遇與挑戰 26
1.7.1 無線傳能vs無線通信 27
1.7.2 數能同傳關鍵技術簡介 30
1.7.3 無線數能同傳繫統設計原理 33
參考文獻 33
第2章 可再生能源供電無線通信 39
2.1 基於能量收集的鏈路級功率控制 39
2.2 在高斯信道下通過能量收集發射機優選化吞吐率 42
2.2.1 情形1——非因果相關的ESIT 42
2.2.2 情形2——因果相關的ESIT 45
2.2.3 情形3——在能量收集發射端實現中斷概率最小化 47
2.2.4 多址接入信道 49
2.3 基於能量收集的蜂窩網絡設計 61
2.3.1 蜂窩繫統中的能量供應和需求 63
2.3.2 能量協同 65
2.3.3 通信協同 66
2.3.4 能量和通信的聯合協同 68
參考文獻 69
第3章 無線射頻能量傳輸 72
3.1 無線射頻能量傳輸鏈路 72
3.2 發送端功率放大器設計 73
3.2.1 開關類功率放大器 75
3.2.2 Doherty技術 76
3.3 定向天線設計 79
3.4 接收端匹配網絡設計 81
3.4.1 匹配網絡的概念 81
3.4.2 集總參數匹配網絡設計 82
3.4.3 分布式匹配網絡設計 85
3.5 接收端整流電路設計 88
3.5.1 二極管整流特性 88
3.5.2 電壓倍增整流器 91
3.5.3 多級增壓整流器 93
3.6 接收端儲能電路設計 94
3.6.1 電池充電器電路設計 94
3.6.2 電壓檢測電路設計 95
參考文獻 95
第4章 數能信息論基礎及編碼調制技術 100
4.1 經典信息論 100
4.1.1 離散信源和連續信源 100
4.1.2 信源熵 101
4.1.3 信道與互信息 105
4.1.4 信道容量 106
4.2 數能信息論 109
4.2.1 能量熵 110
4.2.2 有下信道容量理論 111
4.2.3 離散信道數能容量 111
4.2.4 連續信道數能容量 113
4.3 數能編碼理論 114
4.3.1 數能遊程編碼理論 115
4.3.2 實時數能傳輸編碼理論 116
4.3.3 數能級聯編解碼技術 129
4.4 數能調制理論 133
4.4.1 單用戶數能調制技術 134
4.4.2 多用戶數能調制技術 138
參考文獻 143
第5章 基於多天線繫統的數能前端傳輸機理 146
5.1 經典多天線繫統簡介 146
5.1.1 空間分集增益 146
5.1.2 空間復用增益 147
5.1.3 信道容量 148
5.2 數能收發機結構 149
5.2.1 數能發射機結構 151
5.2.2 空間分割數能接收機 151
5.2.3 功率分割數能接收機 154
5.2.4 時隙切換數能接收機 159
5.2.5 總結 160
5.3 基於多正弦波疊加的數能新波形 162
5.4 多天線全雙工數能收發繫統設計 163
5.4.1 多天線全雙工干擾消除技術 164
5.4.2 多天線全雙工數能基站收發波束聯合設計 166
5.4.3 仿真結果 173
參考文獻 175
第6章 無線數能網絡中資源分配及接入控制技術 178
6.1 無線數能網絡資源分配設計原理 178
6.1.1 多目標優化策略 178
6.1.2 帕累托多目標優化 180
6.1.3 性能極限及公平性 182
6.2 數能蜂窩網資源分配 187
6.2.1 單蜂窩網資源分配 188
6.2.2 多蜂窩協作網絡資源分配 192
6.3 數能物聯網資源分配 194
6.4 無線數能網絡接入協議 204
6.4.1 基於全向傳輸的接入控制協議 204
6.4.2 基於定向傳輸的接入控制協議 210
參考文獻 216
第7章 無線數能網絡組網技術 218
7.1 無線數能網絡覆蓋分析 218
7.1.1 隨機幾何理論 218
7.1.2 固定數能基站覆蓋分析 221
7.1.3 移動數能基站覆蓋分析 228
7.2 單跳網絡數能基站部署 233
7.2.1 蜂窩網絡數能基站部署方案 233
7.2.2 移動網絡數能基站部署方案 247
7.3 多跳網絡數能組網技術 257
7.3.1 兩跳數能傳輸中繼選擇機制 257
7.3.2 多跳數能網絡路由選擇方案 261
參考文獻 273
第8章 其他數能同傳繫統 276
8.1 電話線數能同傳繫統 276
8.1.1 基本概述 276
8.1.2 世界電信發展史 276
8.1.3 中國電信發展史 278
8.1.4 電話線繫統的數能同傳特征 280
8.2 電力線通信繫統 280
8.2.1 基本概述 280
8.2.2 發展歷史 281
8.2.3 基本原理 282
8.2.4 電力線通信的應用 283
8.2.5 電力線通信的展望 285
8.3 以太網能量傳輸繫統 285
8.3.1 基本概述 285
8.3.2 工作原理 287
8.3.3 以太網傳能展望 289
8.4 光波數能同傳繫統 290
8.4.1 基本概述 290
8.4.2 繫統模型 290
8.4.3 中斷分析 293
8.4.4 理論分析 295
參考文獻 296
索引 297

本書針對用戶終端設備、物聯網設備和移動運營商的實際需求，同時面向應急災備等應用的裝備通信和供能問題，圍繞基於無線射頻信號的數據和能量一體化傳輸機理，全面審視數能傳輸的技術架構，對該技術展開自底向上的全面介紹。首先，對現有蜂窩通信繫統(包括5G)、物聯網通信繫統、多種新能源采集技術和無線傳能技術展開綜述。其次，對基於新能源采集的無線通信繫統的**研究進行介紹。然後，對射頻信號通信和傳能硬件實現技術進行總結，並從編碼調制角度、收發機前端架構設計、數據能量一體化資源分配及組網技術方面進行詳盡的討論。最後，對基於其他傳輸介質的數能一體化傳輸繫統進行概述。