基于SWIPT的全双工中继协作系统能效研究

为提高无线通信能量效率以实现绿色通信,文中研究基于无线携能传输( Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的全双工中继协作系统能量效率优化问题,在功率分割协议下,以最大化能量效率为目标对功率分割因子和发射功率进行优化。首先,建立基于SWIPT 的全双工中继协作系统模型,信源节点和目的节点配置单根天线并由电源供电,中继节点配置两根天线并通过SWIPT 技术同时实现信息译码和能量收集。然后,证明能量效率是关于功率分割因子的凸函数,求解出最优功率分割因子以最大化能量效率;同时,研究了通过优化信源发射功率以提高系统能量效率的方案;并进一步提出基于迭代的联合优化算法对功率分割因子和发射功率进行联合优化。最后,通过仿真验证分析了所提优化算法的有效性,如该算法下系统能效与只优化发射功率情形相比,当功率分割因子为0.3 时,能效提升约7.07%;当功率分割因子为0.1时,能效提升约61.34%。