能量收集全双工高斯中继信道中的功率分配

本文提出了一个通用模型，用于研究具有能量收集（EH）节点的全双工非相干解码转发高斯中继信道（称为 NC-EH-$\mathcal{RC}$），涵盖三种情况：$i)$ 无能量传输（ET），$ii)$ 从源节点（S）到中继节点（R）的单向 ET，以及 $iii)$ 双向 ET。我们考虑了 NC-EH-$\mathcal{RC}$ 中的最优功率分配问题，以在给定时间内最大化从 S 到目的地的总传输比特数。假设 S 和 R 处的能量到达是随机的，且已知 EH 时间和数值。在无 ET 的 NC-EH-$\mathcal{RC}$ 中，复杂的极小极大优化形式及其约束使得该问题难以处理。研究表明，该问题可转化为可解的凸形式；然而，凸优化解并未提供最优解的结构性质。因此，遵循另一种视角，我们研究了 S 和 R 的收集过程条件，并找到了最优算法解。此外，我们提出了一些次优算法并提供了一些示例，在这些示例中这些算法是最优的。进一步地，我们找到了一类具有从 S 到 R 单向 ET 的 NC-EH-$\mathcal{RC}$ 问题，并设计了其最优算法解。对于具有双向 ET 的 NC-EH-$\mathcal{RC}$，我们提出了通用最优算法解。此外，我们对所提算法的性能进行了数值评估，并与最优数值凸优化工具进行了比较。