中文引用格式： 閆靜，葉婷，彭樂欽，等. 信能同傳網(wǎng)絡(luò)中基于能量的中繼選擇方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(8)：71-75.
英文引用格式： Yan Jing，Ye Ting，Peng Leqin，et al. Research of relay selection based on energy for simultaneous wireless information and power transfer network[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(8)：71-75.
引言
利用可持續(xù)能源為無線設(shè)備供電為實(shí)現(xiàn)綠色通信提供了一種新的解決辦法[1-3]。從射頻信號中收集能量為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充電是一個(gè)研究熱點(diǎn)[4-6]。在無線中繼網(wǎng)絡(luò)中，中繼協(xié)作有助于提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率以及提高兩個(gè)遠(yuǎn)距離通信節(jié)點(diǎn)的傳輸可靠性[7-9]。傳統(tǒng)的無線中繼網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)通常只配備有固定的能量供給，而且中繼節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)信息的過程當(dāng)中不斷消耗能量，所以其生命時(shí)間受到挑戰(zhàn)。為了延長無線中繼網(wǎng)絡(luò)的生命時(shí)間，可以將信能同傳技術(shù)應(yīng)用到能量受限的無線中繼網(wǎng)絡(luò)中，把傳統(tǒng)的中繼節(jié)點(diǎn)更換為可以從源節(jié)點(diǎn)射頻信號收集能量的節(jié)點(diǎn)。
中繼節(jié)點(diǎn)在使用所收集能量的過程當(dāng)中還會(huì)有一些實(shí)際的限制條件。一方面，能量收集的轉(zhuǎn)換效率也只有10%~30%[10]，轉(zhuǎn)換效率依賴于轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。另一方面，一個(gè)單獨(dú)時(shí)隙收集到的能量非常小，收集能量的速度可能會(huì)小于能量消耗的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠進(jìn)行信息傳輸，還需要固有電池電量的補(bǔ)充，從而導(dǎo)致某些中繼節(jié)點(diǎn)過早不存活而影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。因此，本文試圖設(shè)計(jì)中繼選擇策略來延長無線能量受限中繼網(wǎng)絡(luò)的生命時(shí)間。
為傳統(tǒng)中繼網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計(jì)的中繼選擇策略非常多。以前的中繼選擇協(xié)議傾向于選擇信道條件比較好的中繼節(jié)點(diǎn)作為協(xié)作中繼[11-13]，這種單一考慮信道狀態(tài)的中繼選擇策略可能會(huì)選出一個(gè)沒有充足能量用于傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致被選中的節(jié)點(diǎn)過早死亡而影響網(wǎng)絡(luò)的分集增益，所以這種方法不適用于中繼可進(jìn)行能量收集的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。唐菁敏等[14]研究了無人機(jī)中繼輔助的多用戶全雙工無線通信網(wǎng)絡(luò)，并提出了最大化最小平均速率的聯(lián)合資源優(yōu)化算法。
分析發(fā)現(xiàn)，上述研究內(nèi)容沒有考慮中繼節(jié)點(diǎn)能量受限時(shí)的能量補(bǔ)給問題，本文研究了信能同傳中繼網(wǎng)絡(luò)能量意識(shí)中繼選擇方法。在信能同傳中繼網(wǎng)絡(luò)中，中繼節(jié)點(diǎn)通過初始的電池能量和從源節(jié)點(diǎn)射頻信號中收集的能量進(jìn)行供電。首先，提出了最小額外能量的優(yōu)化方法。然后，提出了兩種基于能量的中繼選擇策略，分別為最小損失能量策略以及最小損失能量比率策略，以延長中繼網(wǎng)絡(luò)的生命時(shí)間。
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作者信息：
閆靜1，葉婷1，彭樂欽2，閆瑞瑞3
（1.西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 通航學(xué)院，陜西 西安 710000；
2.西安航天動(dòng)力研究所，陜西 西安 710000；
3.國網(wǎng)山西省電力公司呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）
