具有直接鏈路的能量收集認知協作中繼網絡中斷概率分析

羅軼，施榮華，董健，唐錕，王雨婷

(1.中南大學信息科學與工程學院，湖南長沙，410083；2.湖南師范大學信息科學與工程學院，湖南長沙，410081)

為了解決能量受限認知中繼網絡(cognitive relay networks，CRNs)生存期短的問題，人們對射頻能量收集(radio frequency energy harvesting，RF-EH)技術與CRNs融合形成的RF-EH-CRNs進行了研究[1-8]。區別于從主發送端(primary transmitter，PT)和/或次用戶(secondary user，SU)節點的射頻信號中收集能量的方式[1-4]，MONDAL 等[6-8]將功率信標(power-beacon，PB)[5]輔助RF-EH 方式引入CRNs，分別推導了多跳PB 輔 助RF-EH-CRNs在無/有主網絡(primary network，PN)干擾下的中斷概率(outage probability，OP)。LE[8]分析了分布式多PB 輔助RF-EH-CRNs 在Nakagami-m衰落信道下的中斷性能。近幾年來，以機會中繼選擇(opportunistic relay selection，ORS)和部分中繼選擇(partial relay selection，PRS)這2種主動協作中繼策略為基礎的認知協作中繼網絡(cognitive cooperative relay networks，CCRNs)受到廣泛關注[9-15]。但WU等[9-11]的研究中忽略了次網絡(secondary network，SN)源節點和目的節點間的直接鏈路。SHARMA等[12]研究了采用ORS 和PRS 策略，具有單主接收端(primary receiver，PR)、中繼硬件損傷和SN 直接鏈路的放大轉發(amplify-and-forward，AF)CCRNs。MOUALEU 等[13]提出了具有單PR、單PT 和SN 直接鏈路的AF-CCRNs。HO-VAN[14]分析了具有單PR、單PT 和SN 直接鏈路的譯碼轉發(decode- and-forward，DF)CCRNs 在采用ORS 策略及選擇合并(selection combining，SC)和最大比值合并(maximum ratio combining， MRC)方式下的中斷性能。 而KANDELUSY 等[15]討論 了采用ORS 和PRS 策略且具有多PR、多PT和多SN目的節點以及SN直接鏈路的DF-CCRNs，并得出了SN 在采用SC 方式下的OP。近年來，采用RF-EH 技術和認知協作中繼的EHCCRNs已成研究熱點[16-18]。VERMA等[16]提出了采用攜能傳輸的能量輔助DF-EH-CCRNs。YIN 等[17]討論了兩跳PB 輔助EH-CCRNs 在單竊聽節點下的保密中斷概率。而ABD-ELMAGID 等[18]則研究了具有有限中繼緩存和電池容量的EH-CCRNs吞吐量。但是，以上研究均假設SN源節點和目的節點間不存在直接鏈路，目前對于具有SN 直接鏈路的PB 輔助EHCCRNs 的研究還很少。本文……