基于混合储能和能量捕获的多接入信道容量建模与分析

摘要

能量捕获具有部署灵活和可持续供能的优点,已成为解决物联网中设备能量受限的有效途径之一.针对基于能量捕获的多接入信道,能量捕获技术存在能量来源不稳定、存储设备容量有限等因素,因此采用基于超级电容和电池的混合储能结构.根据其信道的特点和能量捕获的随机特性,引入节点能量约束关系,提出了一种呈指数型下降(ETD)的近似最优能量分配策略对平均吞吐量进行分析,推导其上下界及其常数差值.最后利用平均吞吐量和信道容量的关系求得近似信道容量.实验分析了捕获能量、储能容量以及节点数目对多接入信道容量的影响,同时实验结果表明,相比传统节点采用电池作为单一储能单元,采用混合储能结构可以有效地提高节点的捕获能量数值,使其在信号的发送上采用多进制的传输方式,进而增大多接入信道的容量.