基于能量收集驅(qū)動和信道感知的CRN?

沈國平，王麗娟，蘇艷芳

(1.浙江經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院物流與供應(yīng)鏈管理學(xué)院，浙江 杭州 310015；2.鄭州升達(dá)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院信息工程學(xué)院，河南 鄭州 451191；3.電子科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 611731)

近年來，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，在有限頻譜資源下提高數(shù)據(jù)速率一直是許多研究者面臨的挑戰(zhàn)。因此，為了解決頻譜短缺問題，認(rèn)知無線電(Cognitive Radio，CR)技術(shù)[1]通過利用空閑許可帶寬或頻譜空洞，而被作為一種可行的解決方案提出。CR 技術(shù)允許非授權(quán)用戶或認(rèn)知用戶(Cognitive Users，CUs)通過頻譜感知[1－2]判定授權(quán)用戶或主用戶(Primary Users，PUs)在授權(quán)頻譜上的活動，然后利用任何空閑頻帶進行傳輸。因此，頻譜的有效利用與頻譜感知方法相關(guān)。然而，在實際情況下，物理層的約束如不完全感知[3－5]和信道切換延遲[6]，直接影響了空閑頻譜的利用，進而影響認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)(Cognitive Radio Network，CRN)的吞吐量。無線電裝置的制約限制了同時對所有潛在信道的感知，也限制了多信道CRN 中CUs 的頻譜利用和吞吐量。

此外，能量收集和綠色能源供電的CRN 近年來也得到了極大的關(guān)注。文獻[7－10]分析了綠色能源驅(qū)動CRN 的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)挑戰(zhàn)、性能和應(yīng)用。盡管有許多嘗試來提高能量轉(zhuǎn)換效率，但采集能力一直有限；先進的高能效收集能源驅(qū)動的CRN 在各個方面得到了研究，如太陽能采集能源驅(qū)動的認(rèn)知域蜂窩網(wǎng)絡(luò)[11]、認(rèn)知無線電發(fā)射－收集能量[12]、中繼[13]、最優(yōu)能量分配、傳輸能量優(yōu)化[14－15]和分組傳輸周期優(yōu)化[16]。顯然，電池容量和能量收集容量的約束應(yīng)被視為未來綠色能源驅(qū)動CRN 的主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之一；文獻[17]考慮了多信道的最優(yōu)感知順序來提高CRN 的吞吐量。但這些方案均為無能量采集器的無限電池容量系統(tǒng)而設(shè)計，傳輸功率不受限制，也沒有考慮信道之間的信道切換延遲和頻譜占用與時間和頻率的相關(guān)性[18]。

對此，本文研究了利用多個時隙主信道的CRN，其中CUs 由有限容量電池和能量采集器供電。此外，還考慮了如頻率切換延遲、能量交換成本、頻譜占用與時間和頻率的相關(guān)性等實際因素；對于能量包和電池容量有限的實際情形，還提出了一種方案來尋找最優(yōu)感知調(diào)度，包括最優(yōu)動作即處于活躍或保持靜默，尋找最優(yōu)信道感知順序，并找到對應(yīng)于感知順序中每個信道的最優(yōu)傳輸能量集，從而實現(xiàn)多個時隙預(yù)期吞吐量的最大化。

1 系統(tǒng)描述

考慮一個能量收集驅(qū)動的CRN，它由利用N個時隙主信道的一對CUs 構(gòu)成，如圖1 所示。假設(shè)這些主信道在頻譜占用上與時間和頻率相關(guān)，因此，N個信道的狀態(tài)可以描述如下。

圖1 系統(tǒng)模型

把一個信道的狀態(tài)表示為{n，X} ｜X∈{H0，H1}，其中n為信道指標(biāo)，H0 和H1 分別表示PU 活躍性不存在和存在的假設(shè)。令Q＝{Q0，Q1，…，QM－1}(M＝2N)為N個信道所有可能狀態(tài)的向量，每個元素Qj{j＝0，1，2，…，M－1}表示N個信道的一個狀態(tài)。例如，表1 所示為N＝2 時N個信道的狀態(tài)。

表1 N＝2 時N 個信道的狀態(tài)

當(dāng)N＝2 時，在兩個相鄰時隙間的N個信道的狀態(tài)轉(zhuǎn)換采用離散時間馬爾可夫鏈的建模，如圖2所示。矩陣PM(pij)定義為轉(zhuǎn)移矩陣，其中每個元素pij(i，j＝0，1，2，…，M－1)表示從狀態(tài)Qi(當(dāng)前時隙中的狀態(tài))到狀態(tài)Qj(下一個時隙中的狀態(tài))的轉(zhuǎn)移概率。

圖2 N＝2 時兩個時隙間N 個信道狀態(tài)的轉(zhuǎn)換模型

2 提出的方案

2.1 方案原理

在實際系統(tǒng)中，一個CU 不能立即從一個信道調(diào)換到另一個信道。因此，信道切換延遲和信道切換能量消耗(切換成本)都要加以考慮。令eCS和τCS分別為每一步(從當(dāng)前信道到目標(biāo)信道的預(yù)先確定的頻率間隔)的切換成本和歸一化信道切換延遲(信道切換延遲通過一個時隙的持續(xù)時間歸一化)。假設(shè)τCS的持續(xù)時間遠(yuǎn)小于一個時隙的持續(xù)時間。不失一般性，假設(shè)全部N個信道是連續(xù)的，而且一步是從當(dāng)前信道到其相鄰信道的頻率間隔。

考慮這樣的場景，其中每個CU 由一個能量采集器供電。在一個時隙內(nèi)，收集到的能量儲存在一個具有限容量的可充電電池中，稱為能量包eBat。在時隙t，收集到的能量ehv(t)從有限數(shù)量的能量包中取值，即:

ehv(t)的概率質(zhì)量函數(shù)為:

此外，由于硬件方面的制約，CU 不能同時感知或傳輸多個信道。因此，為了在收集到的能量包和CU 電池容量的限制下有效地利用能量，CU 需要找到最優(yōu)的信道感知順序，并隨后在找到空閑信道時確定最優(yōu)的傳輸能量。

CU 在每個時隙中的操作描述如下。首先，如果電池中剩余的能量不足以感知一個信道，CU 必須在當(dāng)前時隙的剩余時間保持靜默；其次，如果電池中剩余的能量充足，CU 將尋找最優(yōu)動作以使接下來K個時隙的預(yù)期吞吐量最大化。這個動作定義為靜默狀態(tài)(Silent)或活躍狀態(tài)(Active)。Silent 意味著CU 將在當(dāng)前時隙的剩余時間內(nèi)保持靜默，而Active 意味著CU 將逐個感知主信道，以找到一個空閑信道進行傳輸。在Active 下，CU 還尋找信道的最優(yōu)感知順序和對應(yīng)的感知順序下信道的最優(yōu)傳輸能量集；如果動作是Silent，CU 將在當(dāng)前時隙的剩余時間內(nèi)保持靜默，以節(jié)省能量用于接下來的時隙，否則，CU 將按照感知順序逐個感知信道，以找到一個空閑信道用于數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)以下情形之一發(fā)生時，感知過程結(jié)束:①找到了一個空閑信道，CU 利用當(dāng)前時隙的剩余時間進行數(shù)據(jù)傳輸，并確定第二步的最優(yōu)傳輸能量；②當(dāng)前信道被感知為繁忙，但剩余能量不足以讓CU 感知另一個信道；③所有的主信道都被感知，但沒有發(fā)現(xiàn)一個是空閑的。在每個時隙結(jié)束時，基于當(dāng)前時隙中消耗的能量和收集的能量，CU 將更新電池中的剩余能量，以供接下來的時隙使用。我們的目標(biāo)就是最大化CRN 在其整個運行期間的平均吞吐量。

一個時隙的幀結(jié)構(gòu)和CU 在該時隙中的操作示例如圖3 所示。在得到信道感知順序后，CU 根據(jù)這個順序執(zhí)行感知過程。在本示例中，CU 從信道2 開始感知，并發(fā)現(xiàn)信道2 繁忙，因此CU 切換至信道3，并發(fā)現(xiàn)該信道不是空閑的，CU 繼續(xù)切換并感知另一個信道。在第三次嘗試時發(fā)現(xiàn)信道1 是空閑的，于是CU 利用當(dāng)前時隙的剩余時間進行傳輸；顯然，如果CU 在較少的感知嘗試中找到一個空閑信道，則傳輸時隙就會更長。因此，該信道得到更有效的利用，吞吐量就得到了提高；此外，CU 在頻譜感知和頻譜切換方面消耗的能量更少，從而為數(shù)據(jù)傳輸過程保存了更多的能量，吞吐量也得到了提高；另一方面，由于電池容量和收集到的能量包有限，如果CU 在當(dāng)前時隙中消耗掉所有剩余能量用于數(shù)據(jù)傳輸，以最大化吞吐量，則它可能會缺少能量用于接下來的時隙。因此，總的吞吐量將不會得到提高，因為CU 的活躍持續(xù)時間實際上比一個時隙長得多。

圖3 一個時隙的幀結(jié)構(gòu)

因此，根據(jù)上述分析，要考慮CU 的長期運行，考慮接下來K個時隙的預(yù)期吞吐量，主要尋找:①最優(yōu)信道感知調(diào)度(包括尋找最優(yōu)動作和信道的感知順序)；②對于CU 的運行，對應(yīng)于信道在感知順序中的最優(yōu)傳輸能量集，即目標(biāo)就是最大化CU 在整個運行時間的總吞吐量。

2.2 吞吐量分析

在實際的CRN 中，當(dāng)CU 對一個信道執(zhí)行頻譜感知時，不可避免地會出現(xiàn)誤報警(虛警)和誤檢測事件。虛警會降低頻譜利用率，而誤檢事件會導(dǎo)致CU 和PU 之間的傳輸發(fā)生碰撞。在主信道碰撞約束下，為了獲得低復(fù)雜度的感知方案，根據(jù)主信道上的碰撞約束來確定檢測概率。CU 感知信道n時的虛警概率計算如下:

式中:fs為感知裝置的采樣頻率，SNR(n)為從PU發(fā)射器到感知裝置的信道增益。

令μ＝(μ0，μ1，…，μM－1)為置信向量，它表示對應(yīng)于N個信道的狀態(tài)Q＝(Q0，Q1，…，QM－1)的狀態(tài)概率，其中M＝2N。元素μj表示N個信道的狀態(tài)為Qj的概率。用置信向量θ(n)來計算信道n可供使用的概率:

向量μ需要在每次感知后或CU 進入下一個時隙時進行更新。當(dāng)感知信道n時，根據(jù)式(5)和式(6)對向量μ的每個元素進行更新。

如果{n，H0}∈Qj，則:

如果{n，H1}∈Qj，則:

式中:j＝0，1，2，…，M－1，表示更新前的置信度，θ0(n)表示感知前θ(n)的值。θ(n)可以根據(jù)信道n上的感知結(jié)果和信道n上傳輸后的反饋計算如下:

當(dāng)信道n被感知且發(fā)現(xiàn)是空閑的，CU 因為剩余能量低而不傳輸時，則θ(n)計算為:

當(dāng)信道n被感知且發(fā)現(xiàn)是空閑的，CU 在信道n上傳輸數(shù)據(jù)時，如果傳輸成功，則θ(n)為1，否則為0。

當(dāng)CU 在時隙t完成處理，且進入下一個時隙t＋1時，則根據(jù)式(9)基于馬爾可夫鏈轉(zhuǎn)移矩陣對向量μ的每個元素進行更新:

令S?{1，2，…，N}為感知信道的集合，它從一個時隙的開始按感知順序排列。當(dāng)CU 感知一個信道時，將把該信道添加到集合S中。假設(shè)CU 在當(dāng)前時隙的開始位置在信道n0上，在時隙t，當(dāng)信道n被感知為空閑時，信道n的歸一化傳輸速率(即吞吐量)計算如下:

式中:etotal為CU 在當(dāng)前時隙中所能消耗的電池中能量包總數(shù)，ΣτSS和ΣτCS分別表示從當(dāng)前時隙開始，直至發(fā)現(xiàn)信道n是空閑為止的總感知時長和總切換時長，γ(n)定義為當(dāng)傳輸能量為單位能量時，CU 發(fā)射器與CU 接收器之間信道n的增益，(n)表示在信道n被發(fā)現(xiàn)為空閑時，信道n的最優(yōu)傳輸能量。(n)的值是根據(jù)在發(fā)現(xiàn)信道n為空閑時電池中剩余的能量包來確定的。

對于單個時隙，一個CU 開始感知信道n時的預(yù)期吞吐量計算如下:

式中:μb為當(dāng)感知到信道n為繁忙時，根據(jù)式(5)和(6)對向量μ的更新值。式(11)由2 部分構(gòu)成:部分(1)為當(dāng)信道n被發(fā)現(xiàn)為空閑且在信道n上傳輸成功時的預(yù)期吞吐量；部分(2)為當(dāng)信道n被感知為繁忙時的預(yù)期吞吐量。注意，當(dāng)信道n被發(fā)現(xiàn)是空閑的，但是該信道上的傳輸不成功(CU 發(fā)射器從CU 接收器接收到一個否定應(yīng)答或沒有接收到反饋)，則預(yù)期吞吐量為零。為了計算(n)，令etr(n)為CU 在信道n上所使用的傳輸能量值，并假設(shè)etr(n)從有限數(shù)量的能量包中取值如下:

基于信道n被發(fā)現(xiàn)為空閑時電池的剩余能量可得(n)計算如下:

式中:ΣeSS和ΣeCS分別表示從當(dāng)前時隙開始到發(fā)現(xiàn)信道n為空閑時進行頻譜感知和信道切換所消耗的能量包。ΣeSS和ΣeCS可以基于n、n0和S中的信息計算。中的下標(biāo)i?即opt 時所對應(yīng)的i。

CU 開始從每個信道n∈{{1，2，…，N}＼S}感知時的預(yù)期吞吐量可采用式(11)計算，感知的最優(yōu)開始信道的吞吐量可以通過式(14)計算:

注意，為了計算式(11)的(n0，S，μ，etotal)，需要計算E1(n0，S∪{n}，μb，etotal)，這是CU 感知信道n并發(fā)現(xiàn)它繁忙時的次優(yōu)問題。為了得到E1(n0，S∪{n}，μb，etotal)，需要根據(jù)式(11)～式(14)遞歸計算。當(dāng)?shù)竭_(dá)當(dāng)前時隙的最后一個信道時，所有信道都已被感知并且E1(n0，S∪{n}，μb，etotal)為零時，循環(huán)終止。

由于CRN 中一個CU 的活躍持續(xù)時間實際上比一個時隙長得多，所以要考慮CU 長期運行的吞吐量。

令EK(n0，S，μK，)為接下來K個時隙的預(yù)期吞吐量，設(shè)(n0，S，μK，)為當(dāng)CU 開始感知信道n時接下來K個時隙的預(yù)期吞吐量。在任意時刻，CU 可以決定要么處于靜默狀態(tài)以節(jié)省能量用于接下來的時隙，要么處于活動狀態(tài)感知一個信道，然后在發(fā)現(xiàn)信道空閑時進行傳輸。這個決定基于電池中的剩余能量和2 種狀態(tài)的預(yù)期吞吐量。令分別為CU 處于活躍和靜默狀態(tài)時接下來K個時隙的預(yù)期吞吐量。通過將式(11)進行擴展，可計算如下:

式中:μf和μb分別表示當(dāng)信道n被感知到空閑和繁忙時，根據(jù)式(5)和式(6)計算的向量μ的更新值，μK－1表示根據(jù)式(9)計算的μK的更新值，PAck和PNack分別表示當(dāng)信道n被感知為空閑時，傳輸成功和不成功的概率，PBusy表示當(dāng)信道n被感知為繁忙的概率。式(15)由3 部分組成:部分(3)是信道n被感知為繁忙的預(yù)期吞吐量。當(dāng)信道n被發(fā)現(xiàn)空閑時，部分(1)和(2)分別為信道n傳輸成功和不成功時的預(yù)期吞吐量。注意，部分(2)是當(dāng)前時隙中傳輸不成功且在信道n上與主用戶發(fā)生碰撞時的預(yù)期吞吐量，因此，僅獲得接下來K－1 個時隙的吞吐量。在式(15)中，表示當(dāng)前時隙中運行消耗能量后，通過在該時隙結(jié)束時收集的能量進行補償更新后的值，可計算如下:

當(dāng)CU 決定在當(dāng)前時隙內(nèi)保持靜默狀態(tài)時，可通過式(18)得到預(yù)期吞吐量。由于CU 在當(dāng)前時隙內(nèi)保持靜默，所以n0在下一個時隙中不會改變。

式中:μK－1為移動到下一個時隙更新后的μK值，根據(jù)式(9)計算。

在得到活躍狀態(tài)和靜默狀態(tài)的預(yù)期吞吐量后，通過式(19)可以得到信道n的動作:

由式(20)可得到開始感知過程的最優(yōu)決策和最優(yōu)信道n?，以及其相應(yīng)的最優(yōu)傳輸能量

2.3 提出的最大化預(yù)期吞吐量算法

到目前為止，我們構(gòu)建起了CU 的最優(yōu)操作來最大化CRN 在接下來的K個時隙的預(yù)期吞吐量。首先，我們計算預(yù)期吞吐量和相應(yīng)的最優(yōu)傳輸能量，并根據(jù)式(15)～式(19)找到每個信道的動作即活躍狀態(tài)或靜默狀態(tài)，然后，根據(jù)式(20)得到開始感知過程的最優(yōu)動作和最優(yōu)信道n?以及其相應(yīng)的傳輸能量注意，如果電池的剩余能量不足以感知這樣的信道，CU 必須在當(dāng)前時隙中保持靜默狀態(tài)，而不計算預(yù)期吞吐量。

下面基于式(15)～式(20)提出一個算法來得到預(yù)期吞吐量，以及當(dāng)CU 開始感知信道n時其相應(yīng)的最優(yōu)傳輸能量此外，對于信道n的最優(yōu)動作(即活躍或靜默)也基于該算法決定。算法1 所示為提出算法的偽代碼；基于每個獨立信道的結(jié)果，根據(jù)式(20)得到最優(yōu)動作和最優(yōu)開始信道n?及其相應(yīng)的傳輸能量當(dāng)基于式(20)進行判決時，根據(jù)所記錄的最優(yōu)轉(zhuǎn)移，可得到全部信道的最優(yōu)感知順序以及對應(yīng)于全部信道順序的最優(yōu)傳輸能量集。

算法1提出的用于尋找預(yù)期吞吐量、最優(yōu)傳輸能量和信道n的動作的算法偽代碼

3 仿真實驗結(jié)果

本節(jié)通過仿真來驗證所提出方案的有效性。仿真參數(shù)如表2 所示。將提出的方案與以下2 種方案的性能進行比較。①隨機方案:在該方案中，隨機選擇信道進行感知；②文獻[17]方案:在這種方案每個時隙的開始，決定信道感知順序以使CRN 的吞吐量最大化。這種方案考慮了頻譜占用與時間和頻率的相關(guān)性，但不考慮能量收集、電池的有限容量、信道切換延遲和切換成本。

表2 仿真參數(shù)

圖4 所示為對于不同K值的本文提出方案、文獻[17]方案和隨機方案的平均吞吐量隨CU 的電池容量的變化關(guān)系?？梢钥吹?，與隨機方案和文獻[17]方案相比，本文提出方案的吞吐量有很大的提高。特別當(dāng)K＝3 時，提出方案相比于文獻[17]方案的吞吐量提高了15%～20%；當(dāng)電池容量增加時，提出方案的平均吞吐量也有明顯提高，而隨機方案的平均吞吐量沒有提高。這是由于對于隨機方案，當(dāng)一個信道被感知為空閑時，CU 將消耗最大許可能量作為其傳輸。由于收集到的能量包有限，CU可能保持靜默，在接下來的時隙中缺乏能量使用。另一方面，提出方案考慮了當(dāng)前時隙中所消耗的最優(yōu)傳輸能量，節(jié)約的能量用于下一個時隙。因此，提出方案中的CU 可以更高效地利用主信道，并提高平均吞吐量。特別是當(dāng)K增大時，吞吐量大大提高；即使在K＝1 時，與參考方案相比，提出方案的吞吐量也有較小幅度提高，這主要是因為提出方案考慮了信道切換延遲和切換成本。

圖4 超過1 000 個時隙的平均吞吐量與電池容量的關(guān)系

為了深刻理解提出方案可以獲得更好的性能，對于隨機方案、文獻[17]方案和提出方案(K固定在1、2 和3)，我們來觀察總的時隙CU 處于活躍狀態(tài)并傳輸其數(shù)據(jù)超過1 000 個時隙的結(jié)果，如圖5所示?？梢钥吹?，電池容量對隨機方案幾乎沒有影響，因為在一個時隙內(nèi)收集的能量包是有限的，可能不足以讓CU 在接下來的時隙保持活躍狀態(tài)。另一方面，提出方案考慮了收集能量包的限制、電池容量的限制以及接下來K個時隙能量的最優(yōu)利用，因此，CU 用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)目倳r隙數(shù)大大增加，尤其是K值較高時。例如，當(dāng)K＝3 時，提出方案的總傳輸時間相比于文獻[17]方案提高了30%～35%；從圖中還可以看出，提出方案的總傳輸時間隨著K的增加而增加。

圖5 超過1 000 個時隙的總傳輸時間與電池容量的關(guān)系

為了測試與主信道上PU 活動的碰撞，我們考查平均碰撞比，定義為碰撞的總數(shù)除以主信道非空閑的總次數(shù)，得到的結(jié)果如圖6 所示。可見，對于給定的許可碰撞水平0.1，提出方案的每個信道的平均碰撞比始終保持在許可水平0.1 的25%以下，這意味著PUs 的通信可以得到保證。

圖6 超過1 000 個時隙的主信道上的平均碰撞比與電池容量的關(guān)系

圖7 所示為當(dāng)每個時隙的最大收集能量固定為40 個能量包時，觀察當(dāng)電池容量固定在100 能量包時，每個時隙的最小收集能量包對平均吞吐量的影響?？梢?，對于全部方案，由于每個時隙內(nèi)收集的能量數(shù)量增加，CU 能夠保持活躍狀態(tài)并且傳輸數(shù)據(jù)的時隙總數(shù)也增加，因此，平均吞吐量隨收集能量的增加而提高。但從圖中可以看到，與隨機方案相比，提出方案的平均吞吐量遞增斜率要快得多。即使在K＝1 時，提出方案的性能也優(yōu)于文獻[17]方案，因為提出方案在決定信道感知順序時考慮了信道切換延遲和切換成本。而且對于提出方案，吞吐量隨著K的增大而大大提高。

圖7 超過1 000 個時隙的平均吞吐量與每個時隙的最小收集能量包的關(guān)系

圖8 所示為當(dāng)每個時隙的最大能量收集固定為40 個能量包時，CU 處于活躍狀態(tài)并傳輸數(shù)據(jù)的總傳輸時間(超過1 000 個時隙)與每個時隙的最小收集能量包的關(guān)系?？梢钥吹剑?dāng)收集的能量包更多時，CUs 有更大的能量預(yù)算處于活躍狀態(tài)，因此，全部方案的總傳輸時間都增加。然而，提出方案規(guī)劃了接下來個K時隙的最優(yōu)能量使用，因此當(dāng)收集的能量包增加時，對于較高的K值，CU 保持活躍狀態(tài)的總時隙數(shù)顯著增加。

圖8 超過1 000 個時隙的總傳輸時間與每個時隙的最小收集能量包的關(guān)系

最后，我們考查當(dāng)每個時隙最大收集能量固定為40 個能量包時，平均碰撞比與每個時隙的最小收集能量包的關(guān)系，結(jié)果如圖9 所示。可以看到，當(dāng)收集能量增加時，CU 有更多的機會處于活躍狀態(tài)。因此，主信道上的平均碰撞比增加。然而，對于給定的許可碰撞水平0.1，提出方案的每個信道的平均碰撞比總是保持在許可水平0.1 的30%以下，這意味著可以保證PUs 的通信。

圖9 超過1 000 時隙的主信道上的平均碰撞比與每個時隙的最小收集能量包的關(guān)系

4 結(jié)束語

本文研究了通過一對CUs 利用多個時隙主信道來獲取能量驅(qū)動的CRNs。由于無線電裝置的硬件制約，所考慮的CUs 不能在同一時間在多個信道上感知和傳輸。對于給定情形，提出了一種方案來尋找CU 的最優(yōu)感知調(diào)度(即靜默狀態(tài)、活躍狀態(tài)和信道的最優(yōu)感知順序)，以及尋找對應(yīng)于信道的最優(yōu)傳輸能量集，以最大化多個時隙的預(yù)期吞吐量；仿真結(jié)果表明，相比于其他方案，提出方案的吞吐量有很大的提高。此外，提出方案主信道上的平均碰撞比也大大降低，從而確保PUs 之間的通信。