快速衰落信道与磁性感应细胞网络的功率优化

磁性感应（MI）通信的细胞网络在远程地下环境中具有广阔的应用前景。在传统的MI通信中，由于将MI信道视为准静止信道，故不存在快速衰落信道。然而对于车辆（移动）MI（VMI）通信而言，不可预测的天线振动会导致显著的快速衰落。这种快速衰落无法通过中心极限定理进行建模，因而与其他无线快速衰落信道截然不同。不幸的是，针对这一现象的研究极少。本文基于电磁场定理，提出了一种新颖的空间建模方法，构建了VMI天线振动的三维模型。通过提出“共轭伪分段函数”及边界 $p(x)$ 分布，推导了VMI快速衰落信道的累积分布函数（CDF）、概率密度函数（PDF）以及期望值。我们还理论分析了VMI快速衰落对网络吞吐量的影响，其中包括在传统MI信道研究中可忽略的VMI失效概率。我们得出了若干与无线快速衰落研究相异的有趣结论。例如，快速衰落会导致信道系数更均匀地分布。最后，我们提出一种基于非合作博弈和多智能体Q学习的功率控制算法，用于优化VMI细胞网络的吞吐量。仿真结果验证了推导结果及所提算法的有效性。