基于能量收集技术的无线协作网络中继选择.pdf

本文主要探讨了基于能量收集技术的无线协作网络中继选择策略，以解决由于可利用能量有限导致的中继节点能量短缺问题，从而提高网络的稳定性和可靠性。在无线协作网络中，中继节点的作用是接收、解码并转发信号，以扩展通信范围或改善通信质量。然而，由于能量收集技术的限制，中继节点可能经常面临能量不足的挑战，这可能导致网络性能下降甚至网络中断。 为了克服这一问题，作者提出了一个联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。根据节点的能量收集情况，选取每跳中能量最大的节点进行解码转发。这种策略确保了每个传输阶段都有足够的能量进行操作。通过考虑连续两跳间的链路传输状态，选择那些在源节点和目的节点间具有最佳数据传输信道的节点作为中继。这种方法旨在最大化数据传输效率，同时确保中继节点有足够的能量维持其功能。 在Nakagami-m信道衰落模型的背景下，该方案被与其他几种中继选择策略进行了比较，包括随机选择方案、最大数据链路信道增益（MaDs）方案和基于中继-窃听链路最小信道增益（BNBF）方案。分析结果显示，在确保收集的能量能满足下一时刻的能量收集和数据传输需求的前提下，用于能量收集的比例越小，网络中断的概率就越小。联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在降低网络中断性能方面表现出优越性，其中断概率随着信噪比的增加而减小。具体来说，当平均信噪比达到38 dB时，网络中断概率可以降至10^-5，显著提高了网络的稳定性。 这一研究成果对于矿山物联网等需要无线协作通信的场景具有重要意义，因为这些环境通常存在能源供应困难和高干扰水平。通过优化中继节点的选择，可以有效地延长网络的生存时间，提高数据传输的可靠性和效率。此外，该研究还为能量受限的无线网络设计提供了新的思路，特别是在能量管理和自给自足的通信系统中。 基于能量收集技术的无线协作网络中继选择是提升网络性能的关键。通过结合节点的能量状态和链路质量，可以实现更高效、更可靠的通信，减少网络中断的可能性。这项工作为未来无线网络的设计和优化提供了理论基础和实践指导，尤其是在资源有限和环境苛刻的环境下。