基于射頻能量采集技術(shù)的模式選擇策略研究.pdf

1、隨著近年來通信設(shè)備數(shù)量的持續(xù)增長，現(xiàn)有固定頻譜分配策略下的頻譜資源匱乏問題日益嚴重，無線頻譜的高效使用一直是廣大學者的研究熱點。認知無線電技術(shù)提出主用戶和次級用戶的概念，在授權(quán)給主用戶可用頻段的同時，允許次級用戶利用網(wǎng)絡(luò)中的頻譜空穴完成通信，解決了當下頻譜使用率低下的問題。作為一種共享頻譜的新型無線資源管理方式，認知無線電技術(shù)已經(jīng)受到廣泛認可。除了頻譜資源外，能量也是無線節(jié)點完成通信的必要因素之一。能量采集技術(shù)可以將自然能源或周圍的射頻

2、(Radio-frequency)信號等轉(zhuǎn)化為電能，在供應(yīng)通信節(jié)點的同時解決傳統(tǒng)化石能源的過度消耗和環(huán)境污染問題，實現(xiàn)通信設(shè)備理論上的永動。認知無線電技術(shù)和能量采集技術(shù)的結(jié)合同時提高了頻譜使用率和能量效率，但也引入了能量采集時間與通信時間分配的博弈。
　　本文在以時隙方式工作的射頻能量采集供能認知無線電網(wǎng)絡(luò)中研究次級用戶的模式選擇問題，旨在最大化次級網(wǎng)絡(luò)的吞吐量收益?；趩涡诺篮投嘈诺赖木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境，本文共提出了三種次級用戶決策方案并

3、利用部分可觀測的馬爾可夫決策過程(Partially observable Markov decision process，POMDP)框架進行策略求解。
　　在單信道的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，本文引入了協(xié)作通信的通信模式，解決了現(xiàn)有文獻中填充式通信(Overlay communication)可能產(chǎn)生的能量溢出問題和下墊式通信(Underlay communication)的效率低下問題，同時提高了主用戶和次級用戶的通信質(zhì)量。在完美頻譜感知

4、的假設(shè)下，本文提出了兩種次級用戶決策方案。在一維決策方案中，次級用戶可以在信道占用時，申請協(xié)作通信并調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)功率，在滿足協(xié)作門限的同時不過多浪費能量;在二維決策方案中，次級用戶能夠同時進行頻譜感知決策和協(xié)作通信決策，進一步增加了選擇靈活性。仿真實驗證明，上述兩種決策方案能夠比現(xiàn)有方案帶來更高的吞吐量收益，且后者表現(xiàn)更優(yōu)。
　　為了避免次級用戶間的信道資源競爭，多信道環(huán)境下的模式選擇由集權(quán)中心完成。集權(quán)中心根據(jù)次級用戶的瞬時狀態(tài)和感