具有能量采集与存储功能的无线传输在线功率控制优化

我们考虑由能量采集和存储设备供电的衰落信道上的无线传输。假设电池存储容量有限，我们设计一种在线功率控制策略，旨在满足能量采集电池运行约束的前提下，最大化长期时间平均传输速率。我们首先将该问题表述为随机优化问题，然后发展技术对该问题进行变换，并运用李雅普诺夫优化技术设计在线功率控制方案。特别地，我们提出一种处理无界信道衰落的方法，而该问题无法由李雅普诺夫框架直接处理。我们提出的算法仅基于当前电池能量状态和信道衰落条件确定传输功率，无需任何关于能量到达和衰落信道统计特性的先验知识。该在线功率控制方案是一个依赖于电池能量水平的三阶段闭式解。它不仅通过电池能量控制提供策略性的能量节约，还揭示了一种基于衰落条件的机会式传输方式，两者均提高了长期时间平均传输速率。我们进一步刻画了所提算法在一般衰落分布下相对于最优解的性能界。仿真结果表明，与替代在线方法相比，我们提出的在线算法具有显著的性能增益。