12、无线供电通信网络：模型、协议与性能分析

无线供电通信网络：模型、协议与性能分析

1. 无线供电通信网络（WPCN）模型

在无线供电通信网络（WPCN）中，其工作分为两个阶段。第一阶段，能量发射机向能量收集（EH）设备进行无线能量传输（WET）；第二阶段，EH 设备利用收集到的能量将自身数据传输给信息接入点（AP）。WPCN 主要有以下两种基本模型：
- 分离式模型 ：能量发射机（专用功率信标 PB）和信息接收机分离。这种模型使得信息和能量传输的协调更具挑战性，并且生产、部署和运营成本更高。
- 共址式模型 ：能量发射机和信息接收机共址，即混合功率信标（HPB）或混合接入点（HAP）。不过，这种模型存在“双重远近问题”，距离 HAP 远的用户在 WET 阶段收集的能量少，但在无线信息传输（WIT）阶段可能需要消耗更多能量来传输数据，导致用户性能不公平，远处用户的吞吐量可能远低于附近用户。

为缓解“双重远近问题”带来的用户不公平性，可以采用以下方法：
- 智能资源分配与合作方案 ：合理分配资源，让设备之间相互协作。
- 移动 HAP ：配备电机的 HAP 可以移动，通过调整移动轨迹优化平均性能。
- 多天线节点 ：设计发射能量/接收信息的预编码器/组合器，在 WET、WIT 或两个阶段都有利于最远的设备。

此外，WET 和 WIT 的实现方式有带外（使用不同频率资源）和带内（使用相同频率资源）两种：
- 带外方式 ：设计简单，对附近网络的干