多跳认知无线电网络中能量采集协作传输的功率分配与路由优化

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本文探讨了无线传能网络路由技术在多跳认知无线电网络中的应用,特别是在考虑能量 harvesting(EH)与合作传输的新型帧结构下。系统中包含一个由解码-转发中继连接的次级发射器和接收器。这种框架采用时间切换模式,利用EH过程中的能量部分支持初级用户之间的数据传输,同时保证次级系统的可靠性。 研究的核心是提出了一种联合功率分配和路径选择策略,目标是优化端到端的次级节点掉线概率(secondary outage probability)。在设计过程中,遵循了能源守恒原则(energy causality)和初级用户协作速率的约束。通过数学建模,作者找到了最优的时间分配给EH和每个中继的功率分配因子,这些结果是通过闭合形式表达得出的,提高了效率。 为了进一步降低总能耗(即成本)并延长网络寿命,文章还探讨了最优路径选择算法,使用了贝尔曼-福特算法(Bellman-Ford algorithm),与迪杰斯特拉算法(Dijkstra's algorithm)进行了性能对比。大量的仿真结果表明,相比于现有工作,所提出的方案能够显著降低次级节点掉线概率,具体表现为47.9%和55.73%的性能提升。 此外,该研究还展示了在考虑到能量获取、多跳通信和资源优化的情况下,如何有效地进行无线传能网络的路由设计,这对于提高能源自给自足的无线网络的可靠性和可持续性具有重要意义。这项工作不仅有助于提升通信系统的效率,也为未来无线网络的发展提供了新的思考方向和技术参考。