14、无线供电通信网络与同时无线信息和能量传输技术解析

无线供电通信网络与同时无线信息和能量传输技术解析

1 无线供电通信网络基础

1.1 单频带操作与设备状态

在单频带操作中，若设备 Si 感知到无线电频段繁忙，它会进入睡眠模式以降低能耗；若频段空闲，Si 会在传输数据前启动 MAC 协议。同时，HAP 配备了 FD 传输模块，可同时进行频谱感知和消息广播。

1.2 时间共享与调度

时间结构由时隙、帧和多帧组成。HAP 在多帧开始时进行频谱感知：
- 若感知结果为空闲，此多帧启用 MAC 协议；若为占用，则该多帧不可用。
- 空闲时，HAP 和 EH 设备利用前导时隙进行同步，随后是 Nf 帧，每帧含 Nd 个上行时隙，每个上行时隙携带一个上行数据包。EH 设备 Si 可在某帧的上行时隙 j 发送数据包，后续帧中相同位置的时隙会为其保留，直至当前多帧结束。
- 每帧末尾有一个下行时隙，用于 HAP 向 EH 设备广播信息。多帧中的最大帧数有限制，以避免设备长时间占用时隙，减少对 PU 接收器的干扰，同时也要考虑设备间的公平性。
- 若有多频段可用，HAP 可切换频段并重复感知过程。

以下是多帧操作流程的 mermaid 流程图：

graph LR
    A[多帧开始] --> B{HAP 频谱感知}
    B -- 空闲 --> C[启用 MAC 协议]
    B -- 占用 --> D[多帧不可用]
    C --> E[前导时隙同步]
    E --> F[Nf 帧数据传输]
    F --> G[下行时隙广播]