Energy-Efficient Optimization for Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Systems Employing Energy Beamforming
在这封信中，我们考虑了一个大规模的多输入多输出（MIMO）系统，接收器应该收获能量从发射器的无线功率传输，以支持其无线信息传输。利用大规模MIMO系统中的能量波束形成来解决具有挑战性的长距离无线功率传输问题。此外，考虑到在这样的系统中的功率的限制，这封信集中在最大化的信息传输的能量效率（比特每焦耳），同时满足服务质量（QoS）的要求，即延迟约束，通过联合优化传输持续时间和发射功率。通过求解优化问题，我们得到了一个节能的资源分配方案。数值结果验证了该方法的有效性。
2013-09-24 cs.IT math.IT
Range Expansion for Wireless Power Transfer using Joint Beamforming and Waveform Architecture: An Experimental Study in Indoor Environment
远场无线电能传输（WPT）技术是物联网（IoT）和无线传感器网络（WSN）的一种潜在能源，而电能传输范围的扩大是该技术可行性的关键挑战之一。在本文中，我们实验研究了一个通道自适应联合波束形成和波形架构，以扩大功率传输范围。WPT实验已经在各种无线信道中在各种距离在一个现实的室内环境中进行。测量数据已被拟合使用一个简单的分析模型，以分析输出直流功率和可实现的范围改善取决于信号设计方案和音调和天线的数量。该模型显示了信号设计与输出直流功率和可实现范围之间的明确关系，并突出了所提出的架构在扩展功率传输范围方面的显著优势。
2021-03-11 cs.IT math.IT
On the Efficiency of Far-Field Wireless Power Transfer
远场无线电能传输技术是一种很有前途的技术，可以解决各种无线终端固有的棘手的充电问题。通过解析计算用户设备（UE）的时间平均输出直流（DC）功率，研究了未来通信系统中支持同时传输功率和数据的WPT段的功率传输效率。为了研究UE之间的信道多样性对平均输出DC功率的影响，在两种情况下实现并比较了用于调度用户之间的功率传输的不同策略：同质的，由此用户是对称的并且经历类似的路径损耗，以及异构的，由此用户是不对称的并且表现出不同的路径损耗。具体地，如果在$N$对称/非对称UE之间执行机会调度，则通过使用极值理论来获得功率缩放定律，并且揭示了与传统轮询调度相比，如果UE是对称的，则功率传输效率的增益是$\ln{N}$，而如果UE是非对称的，则增益是$N$。因此，当设计支持同时功率和数据传输的未来无线通信系统时，可以通过机会调度来利用无线环境固有的UE之间的信道变化，以显著提高功率传输效率。
2015-04-12 cs.IT math.IT
Multi-antenna Wireless Powered Communication with Co-channel Energy and Information Transfer
本文研究了具有同信道能量和信息传输的多天线无线供电通信（WPC）系统，其中无线设备（WD）由来自能量发射器（ET）的无线能量传输（WET）供电，在相同频带上与信息接收器（IR）通信。我们通过联合优化ET处的能量波束成形和WD处的信息波束成形来最大化从WD到IR的可实现的数据率，这取决于它们各自的发射功率约束。我们得到了这个问题的最佳解决方案，在封闭的形式，在ET的最佳能量波束形成实现了最大限度地提高能量传输效率的WD和最小化同信道干扰的IR之间的最佳能量/干扰权衡。数值结果表明，我们提出的最佳同信道设计优于其他参考方案。
2015-10-22 cs.IT math.IT
Optimization of Power Transfer Efficiency and Energy Efficiency for Wireless-Powered Systems with Massive MIMO
大规模MIMO由于其将能量集中到期望空间位置的能力而对于无线信息和能量传输是有吸引力的。在本文中，总的功率传输效率（PTE）和能量效率（EE）的无线供电的大规模MIMO系统中，多天线基站（BS）使用无线能量传输充电的下行链路上的单天线能量收集用户。用户可以利用所收获的能量来在上行链路上向BS发送信息。在考虑实际能量采集器的非线性特性的同时，分析了整个系统的性能。首先，对于无线能量传输，使用BS电路功耗的可缩放模型来表征PTE。推导出了基站天线和用户的PTE最优数目。然后，对于无线能量和信息传输，EE性能的特点。根据基站天线数和用户数等关键系统参数，推导出了EE最优基站发射功率。随着天线的数量变大，增加发射功率提高了中等数量到大量天线的能量效率。仿真结果表明，它是能量有效的操作系统在大量的天线制度。
2019-09-18 cs.IT math.IT
Radio-Map-Based Robust Positioning Optimization for UAV-Enabled Wireless Power Transfer
这封信研究了基于无线电地图的鲁棒定位设计中的无人机无线电力传输系统。
2019-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Oblivious Transfer over Wireless Channels
研究了OFDM和MIMO无线通信系统中只有接收端知道信道状态信息的不经意传输问题。发送方和接收方还可以无限制地访问无噪声的真实信道。使用物理层方法，基于噪声衰落信道的特性，我们提出了一种方案，该方案使发射机能够发送两个文件中的任意一个，即，而不知道接收方实际请求了哪一个文件，同时还确保接收方不会得到关于另一个文件的任何信息。
2015-08-04 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in Modern Communication Systems
用于无线通信网络的能量收集是允许终端从周围环境中的外部能量源对其电池再充电的新范例。一种有前途的能量收集技术是无线电力传输，其中终端从电磁辐射中收集能量。因此，可以从周围电磁源或从出于能量收集目的而有意地发射电磁能量的源机会性地收集能量。当源执行同时无线信息和功率传输（SWIPT）时，出现特别有趣和具有挑战性的场景，因为强信号不仅增加功率传输，而且还增加干扰。本文概述了SWIPT系统，特别侧重于整流天线电路的硬件实现和实用技术，实现SWIPT在时域，功率，天线和空间。本文还讨论了SWIPT技术在现代通信网络的资源分配和协作认知无线电网络的背景下的潜在整合的好处。
2014-08-31 cs.IT math.IT
Application of Smart Antenna Technologies in Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
同时无线信息和功率传输（SWIPT）是一种很有前途的解决方案，可以增加无线节点的寿命，从而缓解能量受限的无线网络的能量瓶颈。作为传统能量收集技术的替代方案，SWIPT依赖于射频信号的使用，预计将为无线通信网络的设计带来一些根本性的变化。本文重点介绍了先进的智能天线技术，包括多输入多输出和中继技术，SWIPT的应用。这些智能天线技术有可能显着提高SWIPT的能源效率和频谱效率。不同的网络拓扑结构与单个和多个用户进行了研究，以及一些有前途的解决方案，以实现系统性能和复杂性之间的有利权衡。还提供了一个详细的讨论未来的研究挑战的SWIPT系统的设计。
2014-12-04 cs.IT math.IT
Trading Wireless Information and Power Transfer: Relay Selection to Minimize the Outage Probability
研究了具有能量收集约束的多中继网络的中断概率最小化问题。中继器是用于从源射频（RF）信号同时传输无线信息和功率的混合节点。存在与中继节点用于能量和信息传输的时间量相关联的折衷。大的信息传输间隔意味着从RF信号中收集能量的时间很短，因此中断事件的概率很高。我们提出了一个合作系统的中继选择方案与固定数量的RF供电的继电器。我们解决因果和非因果信道状态信息的情况下，在中继-目的地链路和评估的权衡与信息/功率传输的中断概率最小化的上下文中。
2014-12-09 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer for Multi-Relay Assisted Cooperative Communication
在本文中，我们认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多中继辅助两跳中继系统，其中多个中继节点同时协助从源到目的地的传输使用分布式空时编码的概念。每个中继应用功率分配协议来协调接收信号能量以用于信息解码和能量收集。针对解码转发（DF）和放大转发（AF）中继协议，推导了中继节点功率分配比的优化问题。提出了有效的算法来寻找最优解。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Beamforming for Magnetic Induction based Wireless Power Transfer Systems with Multiple Receivers
近年来，基于磁感应（MI）的通信和功率传输系统获得了越来越多的关注。这些系统的典型应用在于无线充电、近场通信和无线传感器网络领域。为了获得最佳的系统性能，需要最大化功率效率。通常，这种优化是指阻抗匹配和分频跟踪。然而，输入信号的幅度和相位的重要作用大多被忽视。特别是对于具有多个发射器线圈的无线功率传输系统，发射信号的优化可以显著地提高功率效率。在这项工作中，我们提出了一个迭代算法的优化发射信号的发射器与三个正交线圈和多个单线圈接收器。所提出的方案显着优于传统的基线算法的功率效率。
2015-08-11 cs.IT math.IT
Wireless Power Transfer in Massive MIMO Aided HetNets with User Association
本文探讨了大规模多输入多输出（MIMO）辅助异构网络（HetNets）中的无线功率传输（WPT）的潜力。在HetNets中，大规模MIMO应用于宏小区，用户的目标是收集尽可能多的能量并减少上行链路路径损耗以增强其信息传输。通过解决大规模MIMO对用户关联的影响，我们比较和分析了两个用户关联方案。我们采用线性最大比传输波束成形的大规模MIMO功率传输充电用户。通过推导新的统计性质，我们得到了平均收获能量的精确和渐近表达式。然后，我们推导出平均上行链路可达速率下收获的能量约束。
2016-07-11 cs.IT math.IT
On the Performance of Optimized Dense Device-to-Device Wireless Networks
我们考虑D2 D无线网络，其中$n$用户密集地部署在方形平面区域中，并且在没有有线基础设施的帮助下彼此通信。针对该网络，我们研究了基于{ \em网络多址接入}概念的3阶段分层协作（HC）方案和2阶段改进的HC方案。利用最近的结果，在高斯干扰信道中的干扰作为噪声处理的最优性，我们优化可实现的平均每链路速率，而不仅仅是它的缩放定律。此外，我们提供了一个更有效地利用TDMA和空间复用的进一步改进，以前提出的分层合作计划。由于我们明确的可实现速率表达式，我们可以比较HC方案与多跳路由（MR），后者可以被视为D2 D无线网络的当前实践。我们的研究结果表明，改进和优化的HC计划产生非常显着的速率增益MR在现实条件下的信道传播指数，信噪比，和用户数。这揭示了长期存在的问题HC计划的真正优势MR超出了众所周知的缩放定律分析。相比之下，我们还表明，我们的速率优化是不平凡的，因为当HC与现成的系统参数的选择，没有显着的速率增益相对于MR实现。我们还表明，对于大的路径损耗指数的总和率是一个近线性的函数的用户数$n$在网络的范围内的实际规模。这也揭示了一个长期存在的争议的有效性的线性和率缩放HC。最后，我们注意到，大$α$的可实现的和速率比小$α$的大得多。这表明HC方案对于在毫米波下操作的网络可能是非常有效的方法。
2015-06-19 cs.IT math.IT
Recent Advances in Joint Wireless Energy and Information Transfer
在本文中，我们提供了一个概述的最新进展，微波使能的无线能量传输（WET）技术及其在无线通信中的应用。具体而言，我们将讨论分为三个部分。首先，我们介绍了最先进的WET技术和信号处理技术，以最大限度地提高能量传输效率。然后，我们讨论了一个有趣的范例，名为同步无线信息和功率传输（SWIPT），其中能量和信息使用相同的无线电波形联合传输。最后，我们回顾了无线供电通信网络（WPCN）的最新进展，其中无线设备使用通过WET收集的功率进行通信。扩展和未来的方向也讨论了这些领域中的每一个。
2014-07-02 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Power Transfer Under Kullback-Leibler Distribution Uncertainty: A Mathematical Framework
在这封信中，我们研究了能量收集分布不确定性下的无线功率传输系统的性能。的不确定性捕获实际的非理想性的整流过程中，并建模为最大的Kullback-Leibler距离的实际分布从名义上的分布。还考虑了对称化发散被认为是分布之间的统计距离的情况。通过制定一个凸优化问题，我们研究了一个数学框架，提供了封闭的形式表达的最小平均收获的能量（最差的性能）和相关的统计分布。理论结果表明，能量收集性能显着下降的不确定性的水平增加。
2020-05-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Simultaneous Wireless Information and Power Transfer with Ambient RF Energy Harvesting
在过去的十年中，射频能量传输和收集技术的进步使得电子设备的无线能量补充成为可能，这被认为是解决传统电池供电设备的能量瓶颈的有前途的替代方案。在本文中，通过使用随机几何的方法，我们的目标是分析的RF供电的无线传感器在下行链路同步无线信息和功率传输（SWIPT）系统与周围的RF发射机的性能。具体而言，我们认为点对点的下行链路SWIPT传输从一个接入点的无线传感器在网络中，周围的射频发射机分布作为一个Ginibre？$α$ -行列式点过程（DPP），当$α$？接近于零。在所考虑的网络中，我们专注于分析的传感器配备的功率分配架构的性能。在这种架构下，我们表征了传感器的预期RF能量收集率。此外，我们推导出功率和输电中断概率的上界。数值结果表明，我们的上界是准确的不同值？$α$。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Secure Wireless Information and Power Transfer in Large-Scale MIMO Relaying Systems with Imperfect CSI
在本文中，我们解决的问题，安全的无线信息和功率传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO）放大转发（AF）中继系统。利用LS-MIMO中继的优势来提高无线安全性、传输速率和能量效率。特别是，短拦截距离和长传输距离带来的挑战性问题得到了很好的解决。在非常实际的假设下，即，在无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法信道状态信息的情况下，研究了不完全CSI对保密中断容量的影响，得到了保密中断容量与发射功率和信道条件的显式关系。然后，我们提出了一个最佳的功率分配方案，在中继，以最大限度地提高保密中断容量。最后，我们的理论索赔进行了验证仿真结果。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Cooperative Short-Packet Communications with Wireless Energy Transfer
分析了在准静态瑞利衰落下，有限块长和有限电池能量的协作无线通信系统。源节点和中继节点由无线能量传输（WET）过程供电，同时使用收集的能量来馈送其电路，发送导频信号以估计接收器处的信道，并用于无线信息传输（WIT）。考虑数据传输功率之外的其他功耗源。在理想的直接通信系统中，在理想/不理想信道状态信息（CSI）下，研究了错误概率，同时达到精确的闭合形式近似。我们认为超可靠通信（URC）场景正在讨论下一个第五代（5G）无线系统。数值结果表明，存在一个最佳的导频发射功率的信道估计，这与收获的能量增加。我们还显示了合作的重要性，即使考虑到复用损耗，以满足错误和延迟的限制URC系统。
2018-01-01 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer in Two-Way Amplify-and-Forward Relaying Channels
各种无线网络已经使周围的无线电频率信号遍布世界各地。无线信息和功率传输使设备能够从这些环境射频信号中回收能量，并同时处理信息。在本文中，我们开发了一个无线信息和功率传输协议的双向放大转发中继信道，其中两个源通过能量收集中继节点交换信息。中继节点从接收到的信号收集能量，并使用它来提供传输功率以转发接收到的信号。我们解析地推导出中断概率，遍历容量和有限信噪比分集复用权衡（DMT）的精确表达式。进一步，给出了系统中断概率和遍历容量的上下界的紧闭形式。此外，功率分配比的影响也进行了评估和分析。最后，我们表明，相比非合作中继方案，该协议是一个绿色的解决方案，提供更高的传输速率和更可靠的通信，而不消耗额外的资源。
2013-07-29 cs.IT math.IT
Enhancing Wireless Information and Power Transfer by Exploiting Multi-Antenna Techniques
本文回顾了新兴的无线信息和功率传输（WIPT）技术，重点是其性能的增强采用多天线技术。与传统的无线信息传输相比，WIPT面临着许多挑战。首先，它更容易受到信道衰落和路径损耗的影响，从而导致更短的功率传输距离。其次，它产生了如何平衡信息传输的频谱效率和功率传输的能量效率以获得最佳折衷的问题。第三，为了提高功率传输效率，存在用于信息传输的安全问题。在此上下文中，多天线技术，例如，能量波束形成，通过利用空间自由度来解决这些问题。本文介绍了基于多天线的WIPT技术的各个方面，重点介绍了通过参数优化和协议设计来应对挑战。特别是，我们研究了基于两种典型的多天线技术的WIPT权衡，即用于短距离传输的有限反馈多天线技术和用于长距离传输的大规模多输入多输出（LS-MIMO，也称为大规模MIMO）技术。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2015-01-11 cs.IT math.IT
A Learning Approach To Wireless Information and Power Transfer Signal and System Design
研究了噪声信道下无线信息和功率同步传输（SWIPT）的端到端学习问题。在接收端采用能量采集器（EH）的非线性模型，使用基于深度神经网络（DNN）的自编码器实现发射端和接收端的联合优化。在接收机的不同级别的“功率”和“信息速率”的需求的调制星座。数值优化的信号星座与以前的理论结果是一致的。特别地，可以观察到，随着接收器能量需求的增加，除了一个调制符号之外的所有调制符号都集中在原点周围，而另一个符号沿着实部或虚部子信道远离原点。
2018-10-29 cs.IT math.IT
Learning to Communicate in UAV-aided Wireless Networks: Map-based Approaches
我们考虑的情况下，无人机安装的飞行基站提供数据通信服务的无线电节点分布在地面上的数量。我们专注于资源受限的无人机轨迹设计问题，（i）最佳通道参数学习和（ii）最佳数据吞吐量分别作为关键目标。虽然吞吐量优化轨迹的问题已经在现有工作中解决，但尚未解决有效发现传播参数的优化轨迹的公式化。在通信阶段，这项工作的优势来自于3D城市地图的开发。不幸的是，基于原始地图数据的通信轨迹设计导致了一个棘手的优化问题。为了解决这个问题，我们引入了一种地图压缩方法，使我们能够用标准的优化工具来解决这个问题。然后将轨迹优化与节点调度算法相结合。在智能物联网数据采集的背景下，说明了学习优化轨迹和地图压缩方法的优势。
2018-11-02 cs.IT math.IT
Optimized Training for Net Energy Maximization in Multi-Antenna Wireless Energy Transfer over Frequency-Selective Channel
研究了频率选择性信道下多输入单输出（MISO）无线能量传输（WET）系统的训练设计问题，通过在能量发送端有效地学习信道状态信息（CSI），同时获得频率分集和能量波束形成增益，以最大化传输能量.利用信道互易性，提出了一种新的两阶段信道训练方案，分别实现分集增益和波束形成增益。在第一阶段中，在可用频率子带的所选子集上从能量接收器（ER）发送导频信号，通过该导频信号，ET确定具有最大天线和功率增益的一定数量的“最强”子带，并将它们的索引发送到ER。在第二阶段中，所选择的子带由ER进一步训练，使得ET获得对应MISO信道的精细估计以实现WET的能量波束成形。一个训练设计问题的制定和优化解决，它考虑到信道训练开销，通过最大化的净收获的能量在ER，定义为平均收获的能量偏移的两阶段训练中消耗的。此外，渐近分析获得了大量的天线或大量的子带的系统，以获得有用的见解的最佳训练设计。最后，数值结果证实了我们的分析，并显示了所提出的计划，最佳平衡的多样性和波束成形增益实现MISO WET系统与有限的能量训练的有效性。
2015-04-14 cs.IT math.IT
Channel Tracking for Wireless Energy Transfer: A Deep Recurrent Neural Network Approach
在本文中，我们研究了无线能量传输（WET）系统的信道跟踪，这实际上是一个非常重要的，但具有挑战性的问题。考虑到时变信道作为一个序列进行预测，我们利用循环神经网络（RNN）技术进行信道跟踪。特别地，将深度长短期记忆（LSTM）RNN与深度前馈神经网络相结合，我们开发了一种用于WET系统的新的信道跟踪方案，该方案基于先前的信道状态信息（CSI）估计以及来自能量接收器的当前和先前收获的能量反馈信息来估计能量发送器处的CSI。数值结果表明了该方法的优越性和有效性。
2018-12-07 cs.IT math.IT
Wireless Information Transfer with Opportunistic Energy Harvesting
能量收集是延长能量受限的无线网络的操作的有前途的解决方案。特别是，从环境无线电信号中收集能量，即无线能量收集（WEH），最近引起了极大的关注。在本文中，我们考虑一个点到点的无线链路在窄带平坦衰落信道受到时变的同信道干扰。假设接收器没有固定的电源，因此需要通过WEH机会性地从发射器发送的非预期干扰和/或预期信号中补充能量。我们进一步假设一个单天线接收机，由于实际电路的限制，只能解码信息或收获能量在任何时候。因此，重要的是研究接收机何时应该基于瞬时信道和干扰条件在信息解码（ID）和能量收集（EH）这两种模式之间切换。在本文中，我们推导出最佳的模式切换规则在接收器，以实现各种无线信息传输和能量收集之间的权衡。具体地说，我们确定的最小传输中断概率的延迟有限的信息传输和最大遍历容量的无延迟有限的信息传输与最大平均能量收获在接收端，其特征在于所谓的“中断能量”区域和“率能量”区域的边界，分别。此外，当信道状态信息（CSI）是已知的情况下，在发送端，我们研究的联合优化的发送功率控制，信息和能量传输调度，以及接收机的模式切换。我们的研究结果提供了有用的指导方针，为新兴的无线通信系统的设计提供动力的机会WEH。
2012-10-31 cs.IT math.IT
Secrecy Wireless Information and Power Transfer in OFDMA Systems
在本文中，我们认为在正交频分多址（OFDMA）系统的信息接收机（IR）和能量接收机（ER）共存的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。IR被服务于尽力保密数据，并且ER以最小所需的收获功率收获能量。为了增强物理层安全性，同时满足能量收集要求，我们引入了一种新的基于频域人工噪声的方法。通过发射功率和子载波分配研究了加权和保密率最大化的最优资源分配问题。所考虑的问题是非凸的，而我们提出了一个有效的算法来解决它的基础上拉格朗日对偶方法。仿真结果表明，与其他启发式方案相比，该算法的有效性。
2015-09-03 cs.IT math.IT
Cutting Last Wires for Mobile Communications by Microwave Power Transfer
微波功率传输（MPT）在过去几十年中的进步已经实现了长距离的无线功率传输。无线通信的最新突破，即大规模MIMO、小小区和毫米波通信，使无线网络成为实现MPT的合适平台。这可以消除连接移动设备和电网进行充电的“最后一根电线”，从而解决信通技术长期面临的重大挑战。此外，MPT和无线通信之间的无缝集成开辟了一个称为无线供电通信（WPC）的新领域，其中出现了许多新的研究方向，同时进行信息和电力传输，WPC网络架构，以及安全高效的WPC技术。本文通过描述WPC的主要特征，阐明一系列常见问题，并确定关键设计问题并讨论可能的解决方案，对WPC进行了介绍。
2014-11-26 cs.IT math.IT
Waveform Optimization for Wireless Power Transfer with Nonlinear Energy Harvester Modeling
远场无线功率传输（WPT）和同时无线信息和功率传输（SWIPT）在RF和通信界引起了极大的关注。尽管进展迅速，但到目前为止，用于增强无线能量采集器的输出DC功率的波形设计问题受到的关注有限。在本文中，我们桥接通信和RF设计，并导出用于多天线无线功率传输的新颖的多正弦波形。波形是自适应的信道状态信息，并从一个正项最大化问题，源于能量采集器的非线性。它们通过真实的模拟显示，在固定的发射功率约束下，在最先进的波形上提供显着的增益（在收获的DC功率方面）。
2015-06-29 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Power Transfer: Survey and Roadmap
无线功率传输（WPT）技术已经广泛用于许多领域，例如，电动牙刷、手机、电动车的充电。本文介绍了三种WPT技术的基本原理，基于感应耦合的WPT、基于磁共振耦合的WPT和基于电磁辐射的WPT，以及它们的优点和缺点的讨论。主要的研究主题，即，提高传输效率和距离，设计多个发射器/接收器。国家的最先进的技术进行审查和分类。几个WPT的应用程序进行了说明。开放研究的挑战，然后提出了潜在的路线图的简要讨论。
2015-02-16 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer with Co-Channel Interference
同时无线信息和能量传输（SWIPT）是平衡无线网络中能量分布和提高整个网络能量效率的一种有吸引力的解决方案。本文研究了在平坦衰落信道中，存在同频干扰时SWIPT的最优策略。SWIPT接收机使用动态功率分配（DPS），预计将实现最大的信息速率给定的平均收获的能量约束。在发射端信道状态信息（CSIT）不可用的情况下，推导出最优功率分配。对于CSIT情况，给出了发射功率和功率分配的联合优化策略。通过模拟，我们展示了我们提出的政策的最佳率能量（R-E）权衡。与没有CSIT的情况相比，具有CSIT的情况实现了更好的R-E权衡。
2014-08-11 cs.IT math.IT
Asymmetric Modulation Design for Wireless Information and Power Transfer with Nonlinear Energy Harvesting
远场无线功率传输（WPT）和同时无线信息和功率传输（SWIPT）近来在射频（RF）和通信社区中变得越来越重要。然而，SWIPT的调制设计问题几乎没有得到解决。本文考虑了一种基于非对称相移键控（PSK）的调制方案，该方案显著改善了SWIPT的速率-能量折衷区域。非线性整流器模型，它准确地模拟能量采集器，被用来评估在接收器的输出直流（DC）功率。在发射机处的平均功率约束和对在平坦衰落信道上经由多载波信号传输的信息的速率的约束下，使所收获的DC功率最大化。由于整流器的非线性，这项工作强调，非对称PSK调制提供的好处，在传统的对称PSK调制SWIPT和打开大门，为SWIPT定制的系统调制设计。
2019-09-15 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Resource Allocation in Multiuser OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了多用户正交频分复用（OFDM）下行链路系统中同时进行无线信息和功率传输的资源分配算法设计。算法设计被公式化为用于最大化数据传输的能量效率（传送到用户的比特/焦耳）的非凸优化问题。特别地，该问题公式化考虑了最小所需系统数据率、向用户的异构最小所需功率传输以及电路功耗。随后，通过利用分时方法和非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题是解决使用一个有效的迭代资源分配算法。对于每一次迭代，最优功率分配和用户选择的解决方案推导出基于拉格朗日对偶分解。仿真结果表明，所提出的迭代资源分配算法实现了系统的最大能量效率，并揭示了能量效率，系统容量和无线功率传输如何受益于系统中的多个用户的存在。
2012-12-31 cs.IT math.IT
Multiuser MIMO Wireless Energy Transfer With Coexisting Opportunistic Communication
这封信认为，一个主要的多用户多输入多输出（MIMO）无线能量传输（WET）系统和一个共存的次要的点对点MIMO无线信息传输（WIT）系统之间的频谱共享，其中WET产生干扰WIT和降低其吞吐量性能。我们表明，由于干扰，WIT系统遭受损失的自由度（DoF）的能量发射机（ET），其中，在一般情况下，需要大于1，以优化多用户WET与用户公平性的考虑发送的能量波束的数量成正比。为了最小化WIT中的自由度损失，我们进一步提出了一种基于分时原理的新的单波束能量传输方案，其中ET每次发送一个最优能量波束。这种新的方案实现了相同的WET系统的最佳性能，并最大限度地减少其干扰的WIT系统的影响。
2015-01-09 cs.IT math.IT
Information Harvesting for Far-Field Wireless Power Transfer
考虑到无处不在的连接和先进的信息处理能力，现在部署了大量的低功耗物联网设备，并且这些设备的维护（包括固件/软件更新和对单元进行再充电）已经成为物联网系统的瓶颈。为了解决有限的电池约束，无线功率传输是一种有前途的方法，使得它不需要能量收集器和功率传输之间的任何物理链路。此外，将无线功率传输与信息传输相结合变得更加有吸引力。在应用无线电信号的系统中，无线功率传输已成为从物联网设备中接收的信息信号中获取RF辐射能量的流行趋势。对于这些系统，设计框架主要处理信息容量和能量收集效率之间的权衡。其中，已经针对功率和信息之间的不同系统偏好提出了各种信令设计框架。除此之外，保护信息部分免受服务区域中的潜在窃听活动的影响为这些系统引入了安全考虑。在本文中，我们提出了一个新的概念，信息收集，无线电力传输系统。它从与现有研究相反的角度介绍了一种新的协议设计。特别地，信息收集旨在通过现有的无线功率传输机制传输信息而不干扰/中断功率传输。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Cellular Networks with Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们介绍了一种用于密集部署的多天线蜂窝网络的系统级分析和优化的数学方法，其中低能耗设备能够同时解码信息数据和收获功率。假设基站根据泊松点过程进行部署，并利用随机几何工具来量化信息速率和收获功率方面的权衡。它表明，多天线传输是能够提高信息速率和收获的功率在同一时间。
2016-08-29 cs.IT math.IT
Max-min Fair Wireless Energy Transfer for Secure Multiuser Communication Systems
研究了下行多用户通信系统中无线能量传输的最大-最小公平性问题。我们的资源分配设计最大限度地提高了多个多天线能量收集接收器（潜在的窃听者）之间的最小收获的能量，同时提供服务质量（QoS）的安全通信多个单天线信息接收器。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该非凸优化问题考虑了在信息接收机处的最小所需信号与干扰加噪声比（SINR）约束以及对于给定发射功率预算由能量收集接收机实现的最大可容忍信道容量的约束。所提出的问题制定利用人工噪声生成的双重用途，以促进有效的无线能量传输和安全通信。一个半定规划（SDP）松弛的方法被用来获得所考虑的问题的全局最优解。仿真结果表明，所提出的最佳方案相比，两个简单的基线计划实现了显着的性能增益收获的能量。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Multi-tone Signal Optimization for Wireless Power Transfer in the Presence of Wireless Communication Links
在本文中，我们研究了无线电力传输（WPT）系统的多音信号的优化。我们研究了不同的非线性能量收集模型。其中两个被用来优化多音信号根据信道状态信息在发送端。我们表明，二阶多项式曲线拟合模型可用于优化任何RF能量采集器设计的多音信号。我们考虑单天线和多天线WPT系统。带内共存的通信链路也被认为是在这项工作中施加约束的接收功率在附近的信息接收器，以防止其RF前端饱和。我们强调施加这样的约束的重要性，通过解释如何互调产物，由于饱和，可以导致高干扰的信息接收器的情况下，多音信号。多色调优化问题被制定为一个非凸线性约束二次规划。两个全局最优解的方法，使用混合整数线性规划和有限的分支定界技术，提出了解决问题。通过模拟和与文献中现有的其他解决方案的比较，突出了从应用这两种解决方案的方法来实现的改善多色调优化问题。
2019-03-05 cs.IT math.IT
Collaborative RF and Lightwave Power Transfer for Next-Generation Wireless Networks
为了满足无线节点对能源可持续性的要求，无线网络信息和功率传输方面的突破势在必行。为此，学术界和工业界的大量研究工作已经致力于设计用于RF同时无线信息和功率传输（SWIPT）网络的最优资源分配方案。由安全法规强加的发射功率约束对功率传输性能的改进引入了重大挑战。因此，仅仅依靠RF资源来应对下一代无线网络的期望，例如更长的设备寿命和更高的数据率，可能不再可能。因此，研究与传统RF SWIPT互补的技术至关重要。在这篇文章中，我们提出了一种新的协作射频和光波功率传输技术，用于未来的网络，其中射频和光波频段都可以完全利用。在这方面，我们介绍了基本的收发器架构和四个相应的协作通信和电力传输协议。最后，重点潜在的未来研究方向。
2020-02-16 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in a Two-User OFDM Interference Channel
本文研究了单输入单输出（SISO）两用户正交频分复用（OFDM）干扰信道（IFC）中的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。我们假设发射机是非合作的，并有完善的知识的本地信道状态信息（CSI）。我们表明，在高信噪比的最佳传输策略的必要条件是能量发射机通过分配其发射功率在一个子载波上发送信号。因此，我们提出了一个子载波选择方法的能量发射机，并确定可实现的速率能量区域。此外，我们进一步扩大了可实现的速率-能量区域，通过启用基本形式的发射机合作，其中交换消息以通知能量发射机关于信息发射机未利用的子载波。
2015-07-01 cs.IT math.IT
Multiple-access Fading Channel with Wireless Power Transfer and Energy Harvesting
我们认为，可实现的平均速率的多址系统，其中包括N个能量收集用户（EHU），通过块衰落多址信道（MAC）和一个基站（BS），广播无线电频率（RF）能量的EHU的无线功率传输信息。信息（在上行链路上）和功率（在下行链路上）可以以时分双工或频分双工发送。当EHU的电池容量和传输时隙的数量都是无限的情况下，我们确定最佳的功率分配的BS和最佳的速率和功率分配的EHU，最大化可实现的速率区域的MAC。所得到的在线解决方案是渐近最优的，也适用于有限数量的传输时隙和有限的电池容量。
2014-09-19 cs.IT math.IT
Generalised Precoded Spatial Modulation for Integrated Wireless Information and Power Transfer
通过调制幅度、相位或频率的常规无线信息传输在同时无线功率传输（WPT）的存在下导致不可避免的速率-能量（RE）折衷。在呼应Varshney的开创性的概念，联合传输信息和能量，我们提出了所谓的广义预编码空间调制（GPSM）辅助集成无线信息和功率传输（IWIPT）的概念，采用功率分配接收器。GPSM的原理是接收天线（RA）的特定子集被激活，并且激活模式本身传达有用的信息。因此，我们的GPSM辅助IWIPT概念的新颖之处在于，除了传统的基于波形的信息进行的经典的M进制调制的RA模式为基础的信息传输。在功率分割接收机处针对WPT调用的射频（RF）到直流（DC）功率转换之后，非相干检测器简单地比较由每个合法RA模式累积的剩余接收功率，以便识别最可能的RA。该操作之后是下变频和常规基带（BB）M进制检测。我们的分析和仿真都表明，在空间域（SD）中表示的基于RA模式的信息传输表现出对任何潜在的功率转换引起的性能下降的有益免疫力，因此当另外考虑基于波形的信息传输时，提高了整体RE权衡。此外，我们调查的影响，现实的不完美的信道状态信息在发射机（CSIT），以及所遇到的天线相关性。最后，系统的渐近性能的特点是在大规模的多输入多输出（MIMO）系统的背景下。
2017-05-31 cs.IT math.IT
Optimal and Near-Optimal Policies for Wireless Power Transfer in Energy-Limited and Power-Limited Scenarios
射频无线功率传输（RF-WPT）是使得能够以无线方式将能量从能量接入点（E-AP）传输到多个能量接收器（E-R）的新兴技术。在实践中，对于E-AP可以传输的功率水平或能量的量存在一些限制，需要考虑这些限制以便确定用于E-AP的适当功率传输策略。在本文中，我们制定的问题，找到最佳的政策，为两个实际的情况下，功率有限和能量有限的E-AP。制定的问题是非凸随机优化问题，是非常具有挑战性的解决。我们提出了最佳和接近最佳的E-AP到E-R的功率传输策略，其中最佳的解决方案需要信道状态的统计信息，而接近最佳的解决方案不需要这些信息，并在实践中表现良好。此外，为了保证E-R之间的公平性，我们提出了两种公平策略，即Max-Min公平策略和服务质量感知的比例公平策略。MMF策略的目标是最大化E-R之间的最小接收功率，QPF策略最大化E-R的总接收功率，同时保证每个E-R所需的最低QoS。各种数值结果表明所提出的政策的显着性能。
2018-04-16 cs.IT math.IT
Transmission Design for Active RIS-Aided Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
可重构智能表面（RIS）是一种革命性的技术，可以提高无线通信系统的频谱效率和能量效率。然而，现有的研究成果主要集中在被动型RIS的研究上，它具有“双重衰落”效应。另一方面，配备放大器的有源RIS可以有效地解决这个问题。在本文中，我们提出了一个积极的RIS辅助同步无线信息和电力传输（SWIPT）系统。具体地说，我们最大化的信息接收器的加权和速率，在所有的能量接收器，在活跃的RIS的放大功率约束，并在基站（BS）的最大发射功率约束的最小功率接收。采用交替优化框架，得到次优解。仿真结果表明，在相同的功率预算下，有源RIS辅助的SWIPT系统具有更高的性能增益。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in MISO Full-Duplex Systems
本文研究了一种多用户多输入单输出（MISO）全双工无线信息和功率同步传输（SWIPT）系统。在该系统中，多天线基站（BS）在下行链路中使用功率分配器（PS）同时向一组单天线移动站（MS）发送信息和功率，在上行链路中以全双工方式接收信息。特别是，我们解决的联合设计的接收PS比和发射功率在MS，并在信号干扰噪声比（SINR）和收获的功率约束下的BS的波束成形矩阵。利用半定松弛（SDR）方法，解决了自干扰信道的信道状态信息（CSI）不完整的问题。此外，我们提出了另一个次优迫零（ZF）的解决方案，通过分离的发射波束成形矢量和PS比的优化。仿真结果提供了评估所提出的波束成形设计的性能。
2017-03-16 cs.IT math.IT
Exploring Green Interference Power for Wireless Information and Energy Transfer in the MISO Downlink
在本文中，我们提出了一种高能效的信息和能量传输，其中我们利用无线干扰的建设性部分作为绿色有用信号功率的来源。而不是在传统的方案中抑制干扰，我们利用用户之间的建设性干扰，固有的下行链路，作为有用的信息和无线能量的来源。具体来说，我们提出了一种新的预编码设计，最大限度地减少发射功率，同时保证通用相移键控调制信号的服务质量（QoS）和能量收集的限制。修改QoS约束以适应相长干扰。我们推导出预编码优化问题的次优解和局部最优解。与传统方案相比，所提出的预编码通过调整约束以适应建设性干扰作为有用信号功率的源来降低发射功率。我们的仿真结果表明，与传统的预编码相比，所提出的数据辅助预编码显着节省功率。
2015-01-16 cs.IT math.IT
On Wireless Energy and Information Transfer in Relay Networks
本文研究了具有无线信息和能量传输的中继网络的中断概率和吞吐量，其中中继从源发送的射频信号中获取能量。考虑到不同的功耗模型，我们推导出中断概率的自适应和非自适应功率分配在中继。在源的总能量消耗的约束下，我们提供了封闭形式的表达式的最佳分时和源能量和信息传输信号之间的功率分配，以及最佳的中继定位，使中断概率最小化。最后，我们将我们的分析扩展到多中继网络。我们发现，完美的信道状态信息（CSI），可在中继和$N$中继机会中继方案实现分集阶$\frac{N+1}{2}$。此外，我们分析了机会中继与部分CSI的源中继或中继目的地CSI提供在其相应的发送终端，并证明了中继选择的基础上的源中继CSI优于中继选择的基础上的中继目的地CSI，中断概率。分析和仿真结果表明，在不同的条件下，无线能量和信息传输系统的效率。
2016-07-24 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Optimal Multiuser Scheduling Schemes for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们研究的下行链路多用户调度问题的系统与同时无线信息和功率传输（SWIPT）。我们设计的最优调度算法，最大化长期平均系统吞吐量下不同的公平性要求，如比例公平性和等吞吐量公平性。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该非凸优化问题考虑了系统中所需的最小平均总收获能量。该优化框架揭示了在公平性约束下多用户系统的长期平均系统吞吐量和总能量之间的权衡。仿真结果表明，大量的性能增益可以实现所提出的优化框架相比，现有的次优调度算法从文献。
2015-05-25 cs.IT math.IT
Spectral Efficient Optimization in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文研究了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）点对点无线通信系统。我们研究了一种接收机，它能够从所需的信号，噪声和干扰中收获能量。特别是，我们考虑一个功率分配接收器，它动态地将接收到的功率分成两个功率流，用于信息解码和能量收集。我们设计的功率分配算法，最大限度地提高频谱效率（位/秒/赫兹）的数据传输。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，该问题考虑了对传送到接收器的最小功率的约束。问题的解决，使用凸优化技术和一维搜索。最优功率分配算法由于其高复杂度而被用作系统基准方案。为了在系统性能和计算复杂性之间取得平衡，我们还提出了两个次优算法，需要一个低的计算复杂性。仿真结果表明，所提出的次优算法的优良性能。
2013-03-02 cs.IT math.IT
Efficient Coded Cooperative Networks with Energy Harvesting and Wireless Power Transfer
研究了采用能量收集和无线能量传输的多用户多中继网络离线能量管理的最优方案。具体地说，用户能够在连续的传输中收集和传输能量，尽管他们没有固定的能量供应。同时，在中继处对用户的消息进行网络编码，以使得能够与源节点以独立但不一定同分布（i.n.i.d.）Nakagami- $m$衰落信道。因此，同时进行两级合作，即，开展信息、能源合作。能量效率（EE）的约束下的能源因果关系和预定义的中断概率阈值的最大化的问题，制定和被证明是非凸的。利用分式规划和几何规划，提出了一种基于凸形的迭代算法来有效地求解该问题。在此基础上，研究了中继节点位置和无线能量传输效率对能量分配和能量协作的影响，并与现有方案进行了性能比较，结果表明所提出的能量协作策略能够更有效地管理能量。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Distributed Relay Selection Protocols for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
从射频（RF）信号中获取能量是一种令人兴奋的解决方案，可以在能量受限的无线网络中补充能量。在本文中，放大和转发（AF）的无线中继网络被认为是，中继节点需要从源的RF信号的收获能量转发信息到目的地。为了提高信息传输的性能，我们提出了两个分布式中继选择协议，最大收获能量（MHE）协议和最大信噪比（MSNR）协议。然后，我们推导了系统的中断概率与我们提出的中继选择协议，并证明了所提出的选择协议确实可以提高系统的性能和MSNR协议优于MHE协议。仿真结果验证了分析和定理。此外，还通过仿真研究了关键系统参数的影响。
2014-08-11 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation in OFDM Systems with Wireless Information and Power Transfer
本文考虑了一种同时具有无线信息和功率传输的正交频分复用（OFDM）下行链路点对点系统。假设接收机能够从噪声、干扰和期望信号中收获能量。我们研究的功率分配算法的设计，最大限度地提高数据传输的能源效率（位/焦耳交付给接收机）。特别地，算法设计被公式化为考虑电路功耗、最小所需数据率和对传送到接收器的最小功率的约束的高维非凸优化问题。随后，通过利用非线性分式规划的性质，所考虑的非凸优化问题，其目标函数是在分数形式，被转换成一个等价的优化问题，其目标函数在减法形式，这使得一个有效的迭代功率分配算法的推导。在每次迭代中，最优功率分配的解决方案是基于对偶分解和一维搜索。仿真结果表明，所提出的迭代功率分配算法收敛于最优解，并揭示了能量效率、系统容量和无线功率传输之间的权衡关系：（1）在低发射功率条件下，最大化系统容量可以最大化能量效率。(2)无线功率传输可以提高能量效率，特别是在干扰受限的情况下。
2013-01-31 cs.IT math.IT
Multi-Objective Power Allocation for Energy Efficient Wireless Information and Power Transfer Systems
同时无线信息和功率传输（SWIPT）为实现永久无线网络提供了有前途的解决方案。能量效率是衡量系统性能的重要指标，本文研究SWIPT系统中能量有效的资源分配算法设计。我们首先调查之间的权衡EE的信息传输，EE的功率传输，并在一个基本的SWIPT系统与分离的接收器的总发射功率。在最大发射功率约束下，建立了多目标优化问题。我们提出了一种算法，实现灵活的资源分配的能量效率最大化和发射功率最小化。在仿真结果中示出了系统设计目标的折衷区域。此外，我们考虑在SWIPT系统与功率分配接收机的安全通信。人工噪声被注入到通信信道中，以对抗潜在窃听者的窃听能力。当系统中存在多个合法信息接收者和多天线潜在窃听者时，提出了一种功率有效的资源分配算法。仿真结果表明，显着的性能增益所提出的最佳算法相比，次优基线计划。
2015-04-09 cs.IT math.IT
