具有可再生能源供应的异构 5G 网络中的机会式多信道接入

一种异构系统，其中小型网络（例如，小蜂窝或 WiFi）在大型网络（例如，宏蜂窝）的覆盖下提升系统吞吐量，是 5G 无线通信网络极具前景的架构，其中绿色和可持续通信也是一个关键方面。通过能量收集设备进行的基于可再生能源的通信就是此类绿色技术候选者之一。在本文中，我们研究了异构网络层级下的上行传输场景，其中每个移动用户（MU）由可持续能源供电，既能够通过一个专用信道确定性地接入大型网络，又能够通过多个 MU 共享的一个公共信道以一定概率动态接入小型网络。考虑到一般的 EH 模型，即能量到达是时间相关的，我们研究了一种机会式传输方案，旨在最大化每个 MU 的平均吞吐量，该方案联合利用了专用信道、公共信道、电池电量和 EH 速率的统计信息与当前状态。应用一种简单而高效的“存储后传输”方案，吞吐量最大化问题被转化为“收益率”最优停止问题。对于具有一般马尔可夫系统动态的情况，最优停止规则被证明具有依赖于时间的阈值结构，而对于具有独立同分布系统动态的情况，则退化为纯阈值策略。作为性能基准，我们还考察了在传统电源下的最优功率分配方案。最后，给出了数值结果，并讨论了“EH 分集”的新概念。