基于能量收割的认识无线传感网络中次用户双向传输方案的研究

摘要

在目前基于能量收割的认知无线传感网络中频谱共享方案中,大多数方案限制了次用户系统仅能在主用户空闲时或者进行协作传输时才能共享频谱。为了解决这一问题,本文提出了一种新的协作频谱共享方案。在此方案中,次用户系统可以在主用户传输信息时和协作认知传输时均能共享频谱。具体来说,整个传输过程按时间切换中继方案可以分为三个阶段。在第一阶段,一个认知的传感节点SU1通过接收主用户发送的能量信号进行能量收割;在第二阶段,另一个认知的传感节点SU2和主用户发送端同时发送信息给SU1;在第三阶段,传感节点SU1可以通过协助主用户信息传输从而获得频谱共享的机会。在所有的接收端均采用联合的解码和干扰消除技术来获得所需的信息。通过数学分析,本文得到主用户系统和次用户系统的中断概率的闭式解。进一步来说,本文还分析了基于能量收割时间和功率分配比例的优化问题,同时相应地提出了一种有效的算法获取优化值。仿真结果表明,将提出的优化算法和频谱共享方案结合,系统的频谱效率较传统的方案有了极大的提高,同时主用户系统的传输速率也有了较大的提升。