认知无线供能网络：频谱共享模型与吞吐量最大化

射频（RF）无线能量传输（WET）的最新进展推动了无线供能通信网络（WPCN）的研究，其中分布式无线设备通过混合接入点（H-AP）在下行链路（DL）专用WET供能，用于上行链路（UL）无线信息传输（WIT）。在本文中，通过利用认知无线电（CR）技术，我们研究一种新型的启用CR的辅助WPCN，称为认知WPCN，在与主无线通信系统频谱共享下。具体地，我们考虑一个认知WPCN，由具有恒定电源的单H-AP和分布式用户组成，与现有主通信链路共享相同频谱用于其DL WET和UL WIT，其中WPCN的WET/WIT与主链路的WIT可能相互干扰。在此新设置下，我们根据认知WPCN可获知的主用户传输的不同类型知识，提出两种系统频谱共享的共存模型，即基于底层（underlay）和基于覆盖（overlay）的认知WPCN。对于每种模型，我们在应用于保护主用户传输的不同约束下，通过优化其传输最大化认知WPCN的和吞吐量。提供分析和仿真结果以比较两个共存模型中认知WPCN的和吞吐量与主用户可达速率。结果表明，基于覆盖的认知WPCN优于基于底层的对应物，这归功于其与主WIT完全协作的WET/WIT设计，同时它也需要更高的实现复杂度。