中文引用格式： 閆靜，葉婷，彭樂欽，等. 信能同傳網絡中基于能量的中繼選擇方法研究[J]. 電子技術應用，2024，50(8)：71-75.
英文引用格式： Yan Jing，Ye Ting，Peng Leqin，et al. Research of relay selection based on energy for simultaneous wireless information and power transfer network[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(8)：71-75.
引言
利用可持續能源為無線設備供電為實現綠色通信提供了一種新的解決辦法[1-3]。從射頻信號中收集能量為節點進行充電是一個研究熱點[4-6]。在無線中繼網絡中，中繼協作有助于提高網絡的覆蓋率以及提高兩個遠距離通信節點的傳輸可靠性[7-9]。傳統的無線中繼網絡中，中繼節點通常只配備有固定的能量供給，而且中繼節點在轉發信息的過程當中不斷消耗能量，所以其生命時間受到挑戰。為了延長無線中繼網絡的生命時間，可以將信能同傳技術應用到能量受限的無線中繼網絡中，把傳統的中繼節點更換為可以從源節點射頻信號收集能量的節點。
中繼節點在使用所收集能量的過程當中還會有一些實際的限制條件。一方面，能量收集的轉換效率也只有10%~30%[10]，轉換效率依賴于轉換電路的設計。另一方面，一個單獨時隙收集到的能量非常小，收集能量的速度可能會小于能量消耗的速度，遠遠不夠進行信息傳輸，還需要固有電池電量的補充，從而導致某些中繼節點過早不存活而影響網絡的連通性。因此，本文試圖設計中繼選擇策略來延長無線能量受限中繼網絡的生命時間。
為傳統中繼網絡所設計的中繼選擇策略非常多。以前的中繼選擇協議傾向于選擇信道條件比較好的中繼節點作為協作中繼[11-13]，這種單一考慮信道狀態的中繼選擇策略可能會選出一個沒有充足能量用于傳輸的中繼節點，從而導致被選中的節點過早死亡而影響網絡的分集增益，所以這種方法不適用于中繼可進行能量收集的協作網絡。唐菁敏等[14]研究了無人機中繼輔助的多用戶全雙工無線通信網絡，并提出了最大化最小平均速率的聯合資源優化算法。
分析發現，上述研究內容沒有考慮中繼節點能量受限時的能量補給問題，本文研究了信能同傳中繼網絡能量意識中繼選擇方法。在信能同傳中繼網絡中，中繼節點通過初始的電池能量和從源節點射頻信號中收集的能量進行供電。首先，提出了最小額外能量的優化方法。然后，提出了兩種基于能量的中繼選擇策略，分別為最小損失能量策略以及最小損失能量比率策略，以延長中繼網絡的生命時間。
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作者信息：
閆靜1，葉婷1，彭樂欽2，閆瑞瑞3
（1.西安航空職業技術學院 通航學院，陜西 西安 710000；
2.西安航天動力研究所，陜西 西安 710000；
3.國網山西省電力公司呂梁供電公司，山西 呂梁 033000）
