3.3。能源合作
自从作为PS计划方案具有更好的性能和速度优势在收获能量(
24),我们考虑一个能源合作计划(ECop), PS继电器继电器分享收获能量。
只是假设<我nline-formula>
K米米l:mi>
th中继节点采用中继节点计划和提醒PS方案。IA继电器系统仍对称网络中所有节点具有相同的参数;也就是说,<我nline-formula>
米米米l:mi>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
,<我nline-formula>
T米米l:mi>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
T米米l:mi>
,<我nline-formula>
NgydF4y2Ba
k米米l:mi>
=米米l:mo>
NgydF4y2Ba
,<我nline-formula>
d米米l:mi>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
d米米l:mi>
,<我nline-formula>
∀米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1、2米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
。
描述了优化问题之前,我们首先检查景深的可行性条件。假设<我nline-formula>
l米米l:mi>
天线选择ID<我nline-formula>
K米米l:mi>
th中继节点,对称网络变得不对称系统,应该重新考虑可行性条件。从[
26),方程的总数量和总数量的变量
(19)米米l:mtext>
NgydF4y2Ba
v米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
d米米l:mi>
我米米l:mi>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
NgydF4y2Ba
我米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
2米米l:mn>
d米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
d米米l:mi>
K米米l:mi>
米米米l:mi>
K米米l:mi>
+米米l:mo>
l米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
2米米l:mn>
d米米l:mi>
K米米l:mi>
=米米l:mo>
K米米l:mi>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
NgydF4y2Ba
- - - - - -米米l:mo>
2米米l:mn>
d米米l:mi>
+米米l:mo>
l米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
NgydF4y2Ba
d米米l:mi>
,米米l:mo>
NgydF4y2Ba
e米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
∑米米l:mo>
j米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
≠米米l:mo>
我米米l:mi>
K米米l:mi>
d米米l:mi>
我米米l:mi>
d米米l:mi>
j米米l:mi>
。米米l:mo>
IA条件合适的如果<我nline-formula>
NgydF4y2Ba
v米米l:mi>
≥米米l:mo>
NgydF4y2Ba
e米米l:mi>
;也就是说,
(20)米米l:mtext>
米米米l:mi>
+米米l:mo>
NgydF4y2Ba
K米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
NgydF4y2Ba
- - - - - -米米l:mo>
l米米l:mi>
K米米l:mi>
K米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
≥米米l:mo>
d米米l:mi>
。米米l:mo>
此外,ID接收机可以同时解码<我nline-formula>
l米米l:mi>
流,这是
(20 b)米米l:mtext>
l米米l:mi>
≥米米l:mo>
d米米l:mi>
。米米l:mo>
注意,在能源合作IA、可行性条件更严格的条件(
6)。表
1比较了最高可实现的自由度<我nline-formula>
米米米l:mi>
,米米l:mo>
NgydF4y2Ba
,米米l:mo>
l米米l:mi>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
。
可以看出能源合作有一个更好的自由度比IA和能源合作网络总是比PS,景深较低<我nline-formula>
K米米l:mi>
th作为中继节点可以防止网络被对称了。
现在考虑ECoP IA的设计问题;我们的目标是最大化所有继电器的sum-rate独立的利率限制在PS链接,链接的<我nline-formula>
C米米l:mi>
k米米l:mi>
,<我nline-formula>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
。
备注2。
为<我nline-formula>
k米米l:mi>
th (<我nline-formula>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
)PS继电器连接,如果
(21)米米l:mtext>
U米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
k米米l:mi>
k米米l:mi>
V米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
2米米l:mn>
>米米l:mo>
U米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
K米米l:mi>
K米米l:mi>
V米米l:mi>
K米米l:mi>
K米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
(b) 21日米米l:mtext>
U米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
H米米l:mi>
G米米l:mi>
k米米l:mi>
k米米l:mi>
V米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
2米米l:mn>
>米米l:mo>
U米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
H米米l:mi>
G米米l:mi>
K米米l:mi>
K米米l:mi>
V米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
2米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
。米米l:mo>
具体来说,如果<我nline-formula>
k米米l:mi>
th (<我nline-formula>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
)中继链路速率性能比<我nline-formula>
K米米l:mi>
th链接在这两个插槽,<我nline-formula>
k米米l:mi>
th中继节点不会分享收获能源的中继节点。的设计目标<我nline-formula>
k米米l:mi>
th (<我nline-formula>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
)继电器链接仍然是能量率权衡。
现在的能源合作计划是描述如下。
首先,计算能量需求最大化系统的链接。更准确地说,找到一个天线组合达到最大速率槽1,然后计算能源需求缺口在中继节点转发收到的信息。
接下来,考虑多少能量应该共享可用的ECop中继节点。我们定义了一个参数称为能量率比(ERR)比较瞬时呃ID的能力一个中继节点的能力。中继节点的犯错<我nline-formula>
k米米l:mi>
,<我nline-formula>
k米米l:mi>
∈米米l:mo>
{米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
}米米l:mo>
在网络可以表示为
(22)米米l:mtext>
η米米l:mi>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
ξ米米l:mi>
∑米米l:mo>
我米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
H米米l:mi>
k米米l:mi>
我米米l:mi>
V米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
我米米l:mi>
2米米l:mn>
日志米米l:mi>
米米l:mo>
1米米l:mn>
+米米l:mo>
U米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
H米米l:mi>
H米米l:mi>
k米米l:mi>
k米米l:mi>
V米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
2米米l:mn>
。米米l:mo>
为<我nline-formula>
k米米l:mi>
th中继节点,应该与中继节点的能量
(23)米米l:mtext>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
v米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
η米米l:mi>
k米米l:mi>
+米米l:mo>
。米米l:mo>
和<我nline-formula>
v米米l:mi>
使<我nline-formula>
∑米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
。
然而,能源共享并不总是可用的PS中继节点由于PS链接速度的要求。为<我nline-formula>
k米米l:mi>
th链接,假设,当链接速度要求是满意,保存能量传递来标示<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
米米米l:mi>
一个米米l:mi>
x米米l:mi>
。实际上,能源,可以保存在<我nline-formula>
k米米l:mi>
th依赖节点<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
n米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
米米米l:mi>
一个米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
)米米l:mo>
。
备注3。
如果中继节点时不能保存任何能量率要求是满意,也就是说,<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
米米米l:mi>
一个米米l:mi>
x米米l:mi>
=米米l:mo>
0米米l:mn>
,作为中继节点不会收到任何能量从相应的中继节点。
最后,<我nline-formula>
K米米l:mi>
中继节点接收能量<我nline-formula>
问米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
c米米l:mi>
e米米l:mi>
我米米l:mi>
v米米l:mi>
e米米l:mi>
d米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
。如果接收到的能量小于能量需求<我nline-formula>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
(能源不能转发信息)为继电器链接应该重新设计来最大化他们的信息率。能源合作计划的算法和算法得出的结论
1。
算法1(能源合作计划)。
(米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
计算用户的最大速率<我nline-formula>
R米米l:mi>
K米米l:mi>
∗米米l:mi>
和相应的收获能量<我nline-formula>
问米米l:mi>
K米米l:mi>
∗米米l:mi>
槽位1。
(米米l:mo>
2米米l:mn>
)米米l:mo>
计算的能量需求<我nline-formula>
问米米l:mi>
使槽2实现信息率<我nline-formula>
R米米l:mi>
K米米l:mi>
∗米米l:mi>
。
(米米l:mo>
3米米l:mn>
)米米l:mo>
PS中继节点满足(
21岁一个)和(
21 b),他们应该完全分享能量<我nline-formula>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
问米米l:mi>
K米米l:mi>
∗米米l:mi>
中继节点。
(米米l:mo>
4米米l:mn>
)米米l:mo>
计算的能量应该保存在<我nline-formula>
k米米l:mi>
th中继节点<我nline-formula>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
由(
23)。
(米米l:mo>
5米米l:mn>
)米米l:mo>
为<我nline-formula>
k米米l:mi>
th中继节点,计算可以节省能量<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
米米米l:mi>
一个米米l:mi>
x米米l:mi>
当<我nline-formula>
k米米l:mi>
th中继节点满足速度要求,能量可以共享的中继节点<我nline-formula>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
米米米l:mi>
我米米l:mi>
n米米l:mi>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
米米米l:mi>
一个米米l:mi>
x米米l:mi>
,米米l:mo>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
)米米l:mo>
实际上。
(米米l:mo>
6米米l:mn>
)米米l:mo>
计算获得的总能量<我nline-formula>
问米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
c米米l:mi>
e米米l:mi>
我米米l:mi>
v米米l:mi>
e米米l:mi>
d米米l:mi>
=米米l:mo>
∑米米l:mo>
k米米l:mi>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
K米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
问米米l:mi>
年代米米l:mi>
h米米l:mi>
一个米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
,米米l:mo>
k米米l:mi>
继电器。
(米米l:mo>
7米米l:mn>
)米米l:mo>
如果<我nline-formula>
问米米l:mi>
r米米l:mi>
e米米l:mi>
c米米l:mi>
e米米l:mi>
我米米l:mi>
v米米l:mi>
e米米l:mi>
d米米l:mi>
=米米l:mo>
问米米l:mi>
R米米l:mi>
e米米l:mi>
问米米l:mi>
的链接<我nline-formula>
R米米l:mi>
K米米l:mi>
∗米米l:mi>
。其他设计最大化他们的链接信息率。