双向无线携能全双工认知中继网络的能效优化*

王令照，仇润鹤

（1.东华大学信息科学与技术学院，上海 201620；2.东华大学数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海 201620）

0 引言

随着通信技术的快速发展，无线通信业务急剧增加，占用了大量频谱资源，导致频谱资源匮乏、加剧了能量的消耗。为了充分利用有限资源，绿色通信得到了大力倡导[1-2]。

近年来，通过主用户和次用户共享频谱提高频谱效率的认知无线电（Cognitive Radio，CR）网络引起了研究人员的关注。当前CR 网络有交织模式（interweave）、衬底模式（underlay）、覆盖模式（overlay）3 种频谱共享模式。交织模式是次用户寻找主用户空闲的频段适时地接入组用户信道；衬底模式是指次用户产生的干扰需低于主用户干扰阈值；覆盖模式中次用户只有在主用户退出后才可以使用其频谱[3-4]。

一些研究通过将CR 技术与半双工技术结合，提升网络的性能，如文献[5]、文献[6]中提出的网络模型是由单主用户、单中继和多次用户组成的，主次用户在衬底模式下传输，中继工作在单向半双工模式。其中文献[5]中继采用解码转发（Decodeand-Forward，DF）协议，文献[6]中继采用放大转发（Amplify-and-Forward，AF）协议。两篇文献都是优化次用户的传输功率使得功率消耗最小，从而达到能效最优。然而，半双工在传输过程需要的时间是全双工的两倍，全双工技术可以有效地提升频谱效率，基于此，文献[7]研究了CR 全双工单向AF 中继下的谱效，主次用户工作在衬底模式下，次用户作为中继辅助主用户，在多次用户中进行中继选择，使得主用户的吞吐量最优。

无线携能（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT）技术广泛应用在绿色通信中。……