中文摘要：

文章研究了基于大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)和端到端(device-to-device,D2D)技术的双层混合网络及其能量效率,面向D2D用户(D2D user,DU)提出了无线能量采集方案。在该混合网络模型中,宏蜂窝基站由大规模MIMO天线阵列构成,D2D网络覆盖在宏蜂窝之上,与蜂窝网共享频谱。为了保证D2D通信,系统配置了由小规模MIMO天线构成的专用能量发射基站(power beacon,PB),其通过迫零预编码向能量约束的D2D发射机传送能量;同时,为了提高网络的能量效率,DU还可以从附近蜂窝网用户(cellular user,CU)的射频(radio frequency,RF)干扰信号中采集能量。对此混合网模型和能量采集方案,文章通过假设网络中CU、DU以及PB的位置服从独立泊松点过程和利用随机几何分析方法,基于反功率控制方案得到了网络中任一D2D发射机通过采集足够能量来建立通信链路的概率,其以简单的积分形式给出。分析和数值结果表明,文章提出的无线能量采集方案由于PB的配置保证了D2D通信的可靠性;同时又因为充分利用了附近CU的RF干扰信号,有效提高了D2D用户采集足够能量的概率,节约了PB的能量,改善了系统的能量效率。