累积转发能量收集中继网络中的分布式多中继选择

本文研究了一个无线供电协作网络(WPCN)，该网络由一对源-目的节点和多个解码转发(DF)中继组成。我们为所考虑的WPCN开发了一种基于能量阈值的多中继选择(ETMRS)方案。所提出的ETMRS方案可以以完全分布式的方式实现，因为中继仅需要本地信息即可在能量收集和消息转发模式之间切换。通过将每个中继的有限容量电池的充放电行为建模为有限状态马尔可夫链(MC)，我们推导出了所提ETMRS方案在混合Nakagami-$m$和瑞利衰落信道上的系统中断概率的解析表达式。基于推导出的表达式，可以通过穷举搜索获得对应于最小系统中断概率的所有中继的最优能量阈值。然而，当中继数量及相关电池能量水平数量较大时，该方法的计算代价令人望而却步。为解决此问题，我们提出了一种启发式方法来优化每个中继的能量阈值。为获得对实际中继设计的一些有用见解，我们还推导了所有中继配备无限容量电池情况下系统中断概率的上界。数值结果验证了我们的理论分析。结果表明，所提启发式方法可以实现近最优的系统性能，且我们的ETMRS方案优于现有的单中继选择方案和通用能量阈值方案。