能量收集无线发射机的最优先存后传协议

本文考虑了完全依赖能量收集的无线通信设备的设计。由于可充电能源无法同时充放电，我们将此约束称为能量半双工约束，因此假设使用两个可充电储能装置（ESD），以确保在任何给定时刻总有一个 ESD 在充电。假设能量收集速率在所关注的时间区间内为常数随机变量。本文提出了一种先存后传（ST）协议，其中一部分时间 $\rho$（称为存储比例）专门用于能量收集，剩余比例 $1 - \rho$ 用于数据传输。ESD 可获取能量与所收集能量之比称为储能效率 $\eta$。我们讨论了次要 ESD 为 $\eta < 1$ 的电池、主 ESD 为 $\eta = 1$ 的超级电容器的实际情况。推导了最小化中断概率的最优存储比例，并由此得出了一些有用的设计准则。此外，我们比较了 Rayleigh 衰落信道下随机功率供电与恒定功率供电的中断性能。结果表明，随机功率下的分集阶数与恒定功率相同，但性能差距可能很大。进一步地，我们将所提出的 ST 协议扩展到具有多个发射机的无线网络。结果表明，系统级中断性能关键依赖于发射机数量与单信道中断最小化最优存储比例之间的关系。提供了数值结果以验证所提出的研究。