基于缓存辅助的全双工无线携能通信系统的中继选择策略

施安妮，李陶深，2*，王 哲，何 璐

（1.广西大学计算机与电子信息学院，南宁 530004；2.南宁学院信息工程学院，南宁 530200；3.广西民族大学人工智能学院，南宁 530006）

（∗通信作者电子邮箱tshli@gxu.edu.cn）

0 引言

在万物互联的5G 时代，数据传输普遍无线化，无线设备的数量呈指数增长，同时，许多与无线传输相关的技术被提出［1-2］。物联网（Internet of Things，IoT）是支持大规模通信的关键技术，但IoT 节点普遍体积较小，充电或更换电池难以实现。大部分IoT 节点配置固定电池，设备的生命周期很短，如何为节点提供新的供能方式成为当下研究热点之一［3-5］。针对这个问题，有学者提出了能量捕获（Energy Harvesting，EH）技术［6］，使节点能够捕获周围环境中的能量为自身供能，以有效解决节点能量受限的问题。

在EH 技术中，射频（Radio Frequency，RF）信号可控且稳定性高，是能量受限的IoT 节点应用EH 技术的最佳载体［7］。因此，无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）作为一项能够对RF 信号实现能量捕获和信息解码的协同传输的技术［8］，在该领域中脱颖而出。传统的接收节点架构只能执行信息解码，无法获得能量，文献［9-10］提出了支持SWIPT 技术的两种接收节点架构，分别基于时间切换（Time Switching，TS）和功率分割（Power Splitting，PS）方案，前者的接收信号于不同时隙下在信息解码器和能量捕获器之间切换；后者则分别使用接收信号的部分功率同时进行信息解码和能量捕获。

除了节点能量受限，在网络资源稀缺的高峰时段，如果不同终端用户对中心网络发出复制相同内容的服务请求，IoT网络通常会面临网络拥塞的风险［11］。内容缓存是解决网络拥塞的主要途径，在靠近终端用户的分布式缓存中预先获取流行的内容，将网络流量从高峰时间转移到非高峰时间。……