On Wirelessly Powered Communications with Short Packets
无线供电的通信将由于自然小的有效载荷、低延迟要求和/或不足以支持较长传输的能量资源而需要短分组。在本文中，无线供电的通信系统中的能量收集发射机，充电的功率信标通过无线能量传输，试图通过噪声信道与接收机进行通信。利用有限长度信息论的框架，系统性能进行了分析，使用的指标，如能量供应的概率在发射机，在接收机的可达速率。分析产生有用的洞察系统行为的关键参数，如收获块长度，发送块长度，平均收获功率和发送功率。封闭形式的表达式推导出的渐近最优发射功率。数值结果表明，功率控制是必不可少的，以提高系统的可达速率在有限的块长度制度。
2016-09-16 cs.IT math.IT
Optimum Wirelessly Powered Relaying
本文最大限度地提高可实现的吞吐量的中继辅助无线供电的通信系统中，能量受限的源，帮助下的能量受限的中继和供电的专用功率信标（PB），与目的地进行通信。考虑到时间分裂方法，源和中继首先从配备有多个天线的PB收集能量，然后将信息发送到目的地。简单的封闭形式的表达式导出的最佳PB能量波束形成矢量和时间分裂的能量收集和信息传输。数值结果和仿真结果表明，与一些直观的基准波束形成方案相比，该方案具有更好的性能。此外，它被发现，放置在中间的源-目的地路径的中继不再是最佳的。
2015-04-30 cs.IT math.IT
Experiment, Modeling, and Analysis of Wireless-Powered Sensor Network for Energy Neutral Power Management
在本文中，我们提供了一个全面的系统模型的无线供电的传感器网络（WPSN）的实验结果的基础上，在现实生活中的测试床。在WPSN中，传感器节点通过从专用RF电源传输的RF能量来无线供电。我们定义了组成WPSN的每个组件的行为，并分析了这些组件之间的交互作用，从系统的角度建立了一个现实的WPSN模型。为此，我们实现了一个真实的和成熟的测试平台的WPSN和进行广泛的实验，以获得模型参数，并验证所提出的模型。基于这个WPSN模型，我们提出了一个能量管理方案的WPSN，最大限度地提高射频能量传输效率，同时保证能量中性操作。我们实现了建议的能源管理计划在一个真正的测试平台，并显示其操作和性能。
2017-02-22 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication Networks: TDD or FDD?
在本文中，我们比较了两种常见的模式，即TDD和FDD的无线供电通信网络（WPCN）。到目前为止，TDD由于其简单性而成为使用最广泛的测试技术。然而，TDD不允许能量发射器连续地工作，这意味着要递送与FDD中相同量的能量，发射器必须具有更高的最大发射功率。另一方面，当对功率谱密度限制的规定不是限制性的时，使用FDD可以通过向能量分配更少的带宽并且因此为数据留下更多的带宽而导致比TDD更高的吞吐量。因此，为特定问题选择最佳的搜索技术需要仔细检查和评估。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication: Opportunities and Challenges
无线通信的性能从根本上受到无线设备的有限电池寿命的限制，无线设备的操作由于需要手动电池更换/再充电而频繁中断。射频（RF）使能的无线能量传输（WET）技术的最新进展提供了一种称为无线供电通信（WPC）的有吸引力的解决方案，其中无线设备由专用无线功率发射器供电以通过空中提供连续且稳定的微波能量。作为实现真正永久通信的关键技术，WPC开辟了建立一个网络的潜力，与电池供电的网络相比，该网络具有更大的吞吐量、更高的鲁棒性和更高的灵活性。然而，无线能源和信息传输的结合也提出了许多新的研究问题和实现问题需要解决。在本文中，我们概述了最先进的射频WET技术及其在无线通信中的应用，重点介绍了未来的关键设计挑战、解决方案和机遇。
2014-12-29 cs.IT cs.NI math.IT
Computation Rate Maximization for Wireless Powered Mobile Edge Computing
集成移动边缘计算（MEC）和无线电力传输（WPT）已被认为是一种很有前途的技术，可以提高自可持续物联网（IoT）设备的计算能力。本文研究了一种无线供电的多用户MEC系统，其中多天线接入点（AP）（与MEC服务器集成）广播无线功率来为多个用户进行移动计算充电。我们考虑一个时分多址（TDMA）协议的多用户计算卸载。在这种设置下，我们的目标是通过联合优化AP处的能量发射波束形成器、用户的任务分区（分别用于本地计算和卸载）以及用户之间的时间分配，来最大化所有用户的计算速率的加权和（就计算比特数而言）。我们通过凸优化技术得到半封闭形式的最优解。数值结果表明，所提出的设计替代基准计划的优点。
2017-07-17 cs.IT math.IT
Optimal Online Transmission Policy for Energy-Constrained Wireless-Powered Communication Networks
本文研究了在给定能量预算的无线供电通信系统中，在线传输策略的设计。系统设计目标是利用无线供电节点的能量存储能力最大化系统的长期吞吐量。我们制定的设计问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）的问题，并通过拉格朗日方法获得在每个衰落块的发射功率和时间分配的最优策略。为了研究不同场景下的系统性能，采用不同的系统参数进行了数值仿真。我们的仿真结果表明，最优策略显着优于短视的政策，只最大化吞吐量在当前衰落块。此外，发射功率和时间的最优分配被证明是不敏感的调制和编码方案的变化，这有利于其实际实现。
2019-02-25 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
Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Optimization of Energy-Constrained Wireless Powered Communication Networks with Heterogeneous Nodes
在本文中，我们研究的无线网络中，节点有两个能源，即电池和射频（RF）能量收集电路。我们制定了两个不同的目标函数的优化问题，即最大化的总和吞吐量和最大化的最小吞吐量，增强公平性。此外，我们通过表征的条件下，这两个制定的优化问题可以减少到不同的已知的无线网络，即传统的无线网络（电池供电）和无线供电的通信网络（WPCN），只有射频能量收集节点的相应问题，所提出的系统模型的通用性。此外，我们介绍了WPCN与两种类型的节点，有和没有RF能量收集能力，其中没有RF能量收集的节点被用来提高总吞吐量，甚至超过WPCN与所有能量收集节点。我们建立了凸性的所有制定的问题，打开了有效的解决方案，使用标准技术的空间。我们的数值结果表明，两种类型的无线网络，即WPCN只有RF能量收集节点和传统的无线网络，被认为是，分别作为下限和上限的广义问题设置的最大和吞吐量和最大吞吐量方面的性能。此外，结果揭示了新的见解和吞吐量公平性权衡独特的新问题设置。
2017-09-30 cs.IT math.IT
Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Wireless-powered Untrusted Relay Networks
在这项工作中，我们最大限度地提高保密率的无线供电的不可信中继网络，通过联合设计功率分配（PS）比和中继波束成形与建议的全局最优算法（GOA）和局部最优算法（LOA）。与文献不同的是，目的节点发送的人工噪声不仅降低了窃听者的信道条件，提高了保密率，而且成为了基于PS的不可信中继的新能源。因此，与文献相比，利用硝酸铵具有较高的经济效益和效率。仿真结果表明，LOA算法与GOA算法相比，具有较好的保密率性能，但计算时间较短。
2015-04-03 cs.IT math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Relaying using NOMA with Imperfect CSI
研究了由一个信源、两个用户和一个EH中继节点组成的能量收集（EH）协作非正交多址（NOMA）网络中不完美信道状态（CSI）信息的影响.中继器不配备固定电源，而是充当无线供电节点，以帮助向用户传输信号。针对固定功率分配和动态功率分配两种不同的功率分配策略，推导了不完美信道状态信息下两个用户的中断概率的封闭表达式。蒙特卡洛模拟被用来数值评估不完美的CSI的效果。这些结果证实了理论中断分析，并表明NOMA可以优于正交多址，即使有不完美的CSI。
2018-09-29 cs.IT math.IT
Power Allocation for Secure SWIPT Systems with Wireless-Powered Cooperative Jamming
本文考虑无线供电的合作干扰（CJ），以确保发送器（Tx）和信息接收器（IR）之间的通信，在存在的能量接收器（ER），这被称为潜在的窃听者。全双工干扰器从Tx的信息信号中获取能量，同时发送干扰信号，其中干扰信号不仅混淆ER（潜在窃听者），而且还对ER充电。我们的目标是最大限度地提高保密信息率，通过联合优化在Tx和干扰机的功率分配，同时保持收获的能量要求的ER。所研究的问题是非凸的，我们提出了基于拉格朗日方法的最优解。仿真结果表明，该方案的性能明显优于基准方案。
2017-02-18 cs.IT math.IT
Optimizing Wirelessly Powered Crowd Sensing: Trading energy for data
为了克服传统无线传感器网络覆盖范围有限的问题，\emph{mobile crowd sensing}（MCS）作为一种新的传感模式应运而生。为了实现更长的电池寿命的用户设备和激励人类参与，本文提出了一种新的方法，无缝集成MCS与无线功率传输，称为\emph{wirelessly powered crowd sensing}（WPCS），用于支持人群感知与能量消耗和提供奖励作为激励。通过联合控制\emph{access point}（AP）处的无线功率分配以及\emph{mobile sensor}（MS）处的感测数据大小、压缩比和传感器传输持续时间，将优化问题公式化为同时最大化数据效用和最小化服务运营商的能量消耗。给定固定的压缩比，最优功率分配策略被示出为具有相对于针对每个MS定义的\emph{crowd-sensing priority}函数的基于\emph{threshold}的结构。给定固定的感测数据效用，压缩策略实现最优压缩比。大量的模拟也被提出来验证所贡献的机制的效率。
2017-12-29 cs.IT math.IT
A Low-Complexity Algorithm for Throughput Maximization in Wireless Powered Communication Networks
该文研究了一种基于“先收后发”协议的无线供电通信网络（WPCN），在该网络中，采用恒功率供电的混合接入点在下行链路中通过无线功率传输对被动用户节点进行供电，然后每个用户节点在上行链路中以时分多址（TDMA）方案向混合AP发送独立的信息。研究了WPCN的吞吐量最大化问题，基于Jensen不等式给出了吞吐量和最大化的最优时间分配，为WPCN的设计提供了更好的思路，并给出了最小吞吐量最大化问题的低复杂度不动点迭代算法，该算法的计算复杂度远低于现有算法，仿真结果验证了该算法的有效性。
2014-03-14 cs.IT math.IT
Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Multiple Non-regenerative Wireless-powered Relay Networks
研究了多个非再生无线供电中继（WPR）网络中的物理层安全问题，其中空闲中继被视为潜在的窃听者。为了保证安全通信，基于目的地的人工噪声被发送以降低窃听者的接收，并且它也成为一种新的能量来源，为中继器提供能量以通过功率分裂（PS）技术转发信息。我们提出了一个有效的算法的基础上分块罚函数的方法来联合优化PS比和波束形成，以最大限度地提高保密率。尽管所考虑的问题的非凸性，所提出的算法是数值有效的，并被证明收敛到局部最优解。仿真结果表明，该算法优于基准方法。
2015-07-07 cs.IT math.IT
Charge-then-Forward: Wireless Powered Communication for Multiuser Relay Networks
研究了一种中继辅助的无线供电通信网络（R-WPCN），该网络由多个源-目的节点和一个混合中继节点（HRN）组成。我们考虑在HRN的“充电，然后转发”协议，其中HRN与恒定的能量供应首先作为一个能量发射机充电的源，然后转发信息从源到他们的目的地通过时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。考虑了无线供电源处的处理成本。我们的目标是通过联合优化时间、频率和功率资源来最大化所有传输对的总速率。对于TDMA和FDMA，所制定的优化问题都是非凸的。对于时分多址方案，通过适当的变换，将问题转化为凸问题并得到最优解。对于频分多址的情况下，我们发现在对偶域的渐近最优解。此外，次优算法提出了这两个计划的复杂性和性能的折衷。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
User Cooperation in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了新兴的无线供电通信网络（WPCN）中的用户协作吞吐量优化问题。为了说明的目的，我们考虑一个两用户WPCN，其中一个混合接入点（H-AP）广播无线能量到两个分布式用户在下行链路（DL）和用户发送他们的独立信息使用他们各自收获的能量到H-AP在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）。我们提出了在WPCN中的用户协作，其中离H-AP较近并且具有用于DL能量收集和UL信息传输的更好信道的用户使用其分配的UL时间和DL收集的能量的一部分来帮助将远用户的信息中继到H-AP，以实现更平衡的吞吐量优化。我们最大化的加权和速率（WSR）的两个用户通过共同优化的时间和功率分配在网络中的无线能量传输在DL和无线信息传输和中继在UL。仿真结果表明，所提出的用户协作方案可以有效地提高WPCN的可达吞吐量与期望的用户公平性。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Optimal Fairness-Aware Time and Power Allocation in Wireless Powered Communication Networks
在本文中，我们考虑的总和$α$ -公平效用最大化问题的联合下行链路（DL）和上行链路（UL）传输的无线供电通信网络（WPCN）通过时间和功率分配。在DL中，具有能量收集接收器架构的用户基于同时的无线信息和功率传输来解码信息并收集能量。当在UL中时，用户利用所收集的能量用于信息传输，并且当其他用户传输UL信息时收集能量。我们证明了一般的和$α$ -公平效用最大化问题可以转化为一个等价的凸问题。可以通过调整$α$的值来平衡和速率与用户公平性之间的权衡。特别地，对于零公平性，即，$α=0$，用于DL和UL两者的最优分配时间与总可用传输功率成比例。通过仿真给出了总速率和用户公平性之间的权衡。
2018-02-14 cs.IT math.IT
Backscatter-Assisted Wireless Powered Communication Networks Empowered by Intelligent Reflecting Surface
智能反射面（IRS）是近年来出现的一种通过大量无源反射元件重构传播环境来提高无线网络性能的有效方法。这种改变游戏规则的技术对于进入万物互联（IoE）时代尤其重要，在这个时代，可用资源非常有限，但需要高性能。在本文中，我们研究了一个后向散射辅助的无线供电通信网络（BS-WPCN），在该网络中，一些能量受限的用户，由一个发电站（PS）供电，通过后向散射和主动无线信息传输向一个接入点（AP）发送信息，与他们的通信是由IRS的帮助。使用一个实用的能量收集（EH）模型，这是能够捕捉到现实的能量收集器的特性，我们研究了最大化的总网络吞吐量。具体而言，IRS反射系数，PS发送和AP接收波束成形向量，功率和时间分配设计通过两阶段的算法，假设在AP的最小均方误差（MMSE）接收机。通过大量的数值仿真验证了该算法的有效性。我们还表明，我们提出的计划是很容易适用于实际的IRS辅助网络的离散相移值。
2021-10-05 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communications with Finite Battery and Finite Blocklength
本文分析了在准静态Nakagami-m衰落下，有限块长和有限电池能量的无线通信系统。无线能量传输在下行链路中执行，而信息传输在上行链路中发生。传输策略的情况下，有/没有能量积累之间的传输回合的特点是在错误概率和能量消耗。提出了一种针对能量累积场景的功率控制协议，结果表明该协议对提高系统性能（错误概率和能耗）有巨大影响。数值结果证实了最佳目标误差概率的存在性和唯一性，同时表明相对较小的电池可能是某些设置的限制因素，特别是在使用能量累积策略时。
2017-12-20 cs.IT math.IT
Maximizing Ergodic Throughput in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了平坦衰落信道下的单天线无线供电通信网络（WPCN）。我们表明，通过使用我们的概率收获传输（PHAT）的策略，这需要的瞬时全信道状态信息（CSI）和衰落概率分布的知识，该系统的遍历吞吐量可能会大大增加相对于所实现的收获然后发送（HTT）协议。为此，不是将每个帧划分为上行链路（UL）和下行链路（DL），而是基于估计的信道功率增益将信道分配给UL无线信息传输（WIT）和DL无线功率传输（WPT）。换句话说，基于衰落概率分布，我们将导出确定帧与DL WPT或UL WIT的关联的一些阈值。更具体地，如果信道增益低于或超过这些阈值，则信道将被分配给WPT或WIT。仿真结果验证了我们提出的方案的性能。
2018-07-15 cs.IT math.IT
Energy-efficient Resource Allocation for Wirelessly Powered Backscatter Communications
在这封信中，我们考虑一个无线供电的反向散射通信（WP-BackCom）网络，其中发射机首先在睡眠状态下从专用能量RF源获取能量，然后通过反射系数同时反向散射信息和获取能量。我们的目标是通过联合优化专用能量RF源的时间分配、反射系数和发射功率来最大化WP-BackCom网络的可实现能量效率。优化问题是非凸的，具有挑战性的解决。我们开发了一个有效的基于Dinkelbach的迭代算法来获得最优的资源分配方案。研究表明，对于每一次迭代，能量有效的WP-BackCom网络是等效的网络中的发射机总是工作在活动状态，或网络中的专用能量RF源采用最大允许功率。
2019-06-01 cs.IT math.IT
Opportunistic Beamforming with Wireless Powered 1-bit Feedback Through Rectenna Array
这封信涉及的机会波束形成（OBF）方案的多天线下行链路空间随机性。与传统的OBF相比，终端仅返回1比特反馈，其由通过整流天线阵列的无线功率传输供电。我们研究两个基本的拓扑结构的组合的整流天线元件;直流组合器和射频组合器。利用高阶统计量和随机几何，推导了两种组合方案的波束中断概率的封闭形式。
2015-07-20 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Beamforming and Ergodic Secrecy Rate Analysis for Amplify-and-Forward Relay Networks with Wireless Powered Jammer
在这种对应关系中，我们考虑一个放大和转发中继网络，其中中继信息被窃听者偷听。为了混淆窃听者，无线供电的干扰机也被认为是从多天线源收获能量。提出了一种新的安全波束形成方案，其中波束形成向量是能量波束形成向量和信息波束形成向量的线性组合。我们还提出了一个新的封闭形式的解决方案，建议的波束形成向量，这是实现更高的保密率相比，平凡的EB和IB向量。此外，遍历保密率的一个紧密的封闭形式的近似也来自大量的天线在源的渐近制度。最后，数值例子和模拟验证了我们的分析结果。
2020-07-02 cs.IT math.IT
Transmission Delay Minimization in Wireless Powered Communication Systems
我们研究了在点对点的情况下，一个混合接入点（HAP）和一个WPC节点的无线供电通信（WPC）系统的传输延迟最小化。在这种类型的通信中，HAP在给定的持续时间内在下行链路（DL）处向节点发送能量，并且WPC节点收集足够的射频（RF）功率。然后，在上行链路（UL）信道处，WPC节点在给定的持续时间内将其收集的数据发送到HAP。最小化这种往返延迟是我们关注的问题。因此，我们已经定义了四个优化问题，以通过应用最佳DL和UL持续时间以及HAP处的最佳功率来最小化该延迟。这些优化问题进行了研究，在这里得到的结果进行了彻底的比较。在此之后，我们将我们的研究扩展到多用户的情况下，一个HAP和$K$节点和两个不同的优化问题，在这些情况下再次研究。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Spatial Throughput Maximization of Wireless Powered Communication Networks
无线充电是为无线节点的传输供电的有前途的方式。本文考虑了新的双功能接入点（AP），能够支持能量/信息传输到/从无线节点。本文以大规模无线供电通信网络为研究对象，利用随机几何方法分析了无线节点在能量收集和信息传输之间的性能权衡。我们研究了两种情况下，无电池和电池部署的无线节点。对于这两种情况下，我们考虑一个收获，然后发送协议，每个时间帧划分成一个下行链路（DL）阶段的能量传输，和一个上行链路（UL）阶段的信息传输。通过联合优化两个阶段之间的帧划分和无线节点的发射功率，我们最大化的无线节点的空间吞吐量受到成功的信息传输概率约束。对于无电池的情况下，我们表明，无线节点更喜欢选择小的发射功率，以获得大的传输机会。对于电池部署的情况下，我们首先研究了一个理想的无限容量的电池无线节点的情况下，并表明，最佳的充电设计是不是唯一的，由于足够的能量存储在电池中。然后，我们扩展到实际的有限容量电池的情况。虽然准确的性能是很难得到的分析，它被证明是上限和下限的无限容量电池的情况下和无电池的情况下，分别。最后，我们提供了数值结果来证实我们的研究。
2015-01-08 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design and Time Allocation for Wireless Powered Communication Networks
本文研究了一种多输入单输出（MISO）的无线供电通信网络（WPCN）的协议下的收获，然后发送。具有可靠供电的电力站（PS）在下行链路（DL）中通过无线电力传输（WPT）对被动用户节点进行补充，然后在上行链路（UL）中每个用户节点通过时分多址（TDMA）方案向信宿发送独立的信息。我们考虑联合时间分配和波束形成设计，以最大化系统的总吞吐量。半定松弛（SDR）技术被应用于解决非凸设计问题。证明了SDR逼近的紧性，从而证明了SDR逼近的全局最优性。这意味着在PS处仅需要一个单个能量波束形成器。然后利用其固有结构，提出了一种快速的半封闭形式解。仿真结果从时间复杂度和信息吞吐量的角度证明了所提算法的有效性。
2014-03-18 cs.IT math.IT
Robust Transmissions in Wireless Powered Multi-Relay Networks with Chance Interference Constraints
在本文中，我们考虑一个无线供电的多中继网络中，一个多天线的混合接入点下的蜂窝系统传输信息到遥远的接收器。在网络中部署多个具有能量收集能力的中继来辅助信息传输。混合接入点可以无线地向中继器提供能量，从信号和能量合作中实现多用户增益。我们提出了一个联合优化的信号波束形成的混合接入点，以及无线能量收集和协作波束形成策略的中继。目标是最大化受到蜂窝用户设备处的概率干扰约束的网络吞吐量。我们制定的吞吐量最大化的时间切换和功率分配方案，这对无线功率和信息传输的操作参数之间施加非常不同的耦合。虽然优化问题本质上是非凸的，但它们具有相似的结构属性，可以利用这些属性进行有效的算法设计。特别是，通过利用吞吐量的单调性，我们通过定制的polyblock近似迭代地最大化它，降低了复杂性。数值结果表明，所提出的算法可以实现接近最优的性能，在能源效率和吞吐量。
2018-10-18 cs.IT math.IT
On the Capacity of Wireless Powered Cognitive Relay Network with Interference Alignment
本文研究了一种具有干扰对齐的两跳解码转发认知无线电系统。中继节点是能量受限的，并且从干扰信号中清除能量。在文献中，有两个主要的能量收集协议，即时间切换继电保护和功率分裂继电保护。我们首先演示了如何设计所考虑的主网络和辅助网络的波束成形矩阵。在此基础上，考虑时间切换和功率分配协议的不同部分，对信道状态信息完备和不完备情况下的系统容量进行了估计。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Robust Resource Allocation for MIMO Wireless Powered Communication Networks Based on a Non-linear EH Model
在本文中，我们考虑了一个多输入多输出无线供电通信网络（MIMO-WPCN），其中多个用户收获能量从一个专用的发电站，以便能够将他们的信息信号发送到一个信息接收站。采用一个实用的非线性能量收集（EH）模型，我们提出了一个联合的时间分配和功率控制方案，考虑到信道状态信息（CSI）的不确定性，并提供对不完美的CSI知识的鲁棒性。特别是，我们制定了两个非凸优化问题，为不同的目标，即系统总吞吐量最大化和最大化的最小个人吞吐量在所有无线供电的用户。为了克服非凸性，我们应用了几个变换以及一维搜索，以获得一个有效的资源分配算法。数值结果表明，当资源分配的基础上采用的非线性EH模型，而不是传统的线性EH模型设计，可以实现显着的性能增益。此外，不同于一个非鲁棒的基线方案设计完美的CSI，建议的资源分配计划被证明是强大的对不完美的CSI知识。
2017-01-31 cs.IT math.IT
Throughput Optimization in FDD MU-MISO Wireless Powered Communication Networks
在本文中，我们考虑频分双工（FDD）多用户多输入单输出（MU-MISO）无线供电通信网络（WPCN）组成的一个混合数据和能量接入点（HAP）与多个天线协调能量/信息传输到/从几个单天线无线设备（WD）。通常，在这样的系统中，无线能量传输（WET）需要诸如能量波束成形（EB）的技术，以用于将能量有效地传输到WD。然而，只有当发射机可以获得信道状态信息（CSI）时，才能实现高效的EB，而在FDD系统中，这只能通过上行链路（UL）反馈来实现。因此，虽然在我们的方案中，我们仅将下行链路（DL）信道用于WET，但UL信道帧被分成两个阶段：CSI反馈阶段，在此期间WD将CSI反馈回HAP;以及WIT阶段，在此期间HAP经由空分多址（SDMA）执行无线信息传输（WIT）。为了保证WD之间的速率公平性，本文最大化WD之间的最小WIT数据率。通过迭代求解，将原优化问题分解为两个子问题，并推导了子问题的凸性条件。最后分析了当HAP天线数目增加时系统的性能。仿真结果验证了分析的正确性。
2018-10-02 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
Wireless-Powered Cooperative Communications via a Hybrid Relay
在本文中，我们考虑一个无线供电的协作通信网络，它由一个混合接入点（AP），一个混合中继，和一个信息源。与传统的合作网络相比，所考虑的网络中的源被假定为没有嵌入式能源供应。因此，在上行链路（UL）中向AP发送信息之前，首先需要在下行链路（DL）中从具有恒定电源的AP和/或中继器广播的信号中获取能量。混合中继器不仅可以帮助在UL中转发信息，而且还可以在DL中利用无线能量传输对源充电。考虑到不同的可能操作的混合中继，我们提出了两个合作协议所考虑的网络。我们共同优化的时间和功率分配的DL能量传输和UL信息传输，以最大限度地提高系统吞吐量的建议协议。数值结果比较所提出的协议的性能，并说明系统参数的影响。
2014-08-20 cs.IT math.IT
Wireless-powered relaying with finite block-length codes
研究了具有无线信息和能量传输的放大转发中继网络的中断概率和吞吐量。我们使用有限块长码的一些最新结果来分析短码字情况下的系统性能。具体来说，考虑时间切换中继和功率分配中继协议来进行能量和信息传输。我们推导出紧近似的中断概率/吞吐量。然后，我们分析了在渐近高信噪比的中断概率。最后，我们使用数值结果来确认我们的分析的准确性，并评估在不同的情况下的系统性能。我们的研究结果表明，在延迟约束的情况下，码字长度影响中断概率/吞吐量的联合能量和信息传输系统相当大。
2016-11-18 cs.IT math.IT
An ADMM Based Method for Computation Rate Maximization in Wireless Powered Mobile-Edge Computing Networks
在本文中，我们考虑了一个无线供电的移动边缘计算（MEC）网络，其中分布式能量收集无线设备（WD）通过射频（RF）无线功率传输（WPT）供电。特别地，WD遵循二进制计算卸载策略，即，计算任务的数据集必须在MEC服务器处经由任务卸载本地或远程地整体执行。我们感兴趣的是通过联合优化个体计算模式选择来最大化网络中所有WD的（加权）和计算速率（即，本地计算或卸载）和系统传输时间分配（关于WPT和任务卸载）。其主要困难在于多用户计算模式选择的组合性及其与传输时间分配的强耦合性。为了解决这个问题，我们提出了一种基于ADMM（交替方向乘法器）分解技术的联合优化方法。仿真结果表明，该方法可以有效地实现在各种网络设置下接近最优的性能，并显着优于其他代表性的基准方法考虑。此外，通过理论分析和数值研究，我们表明，该方法具有较低的计算复杂性，随着网络规模的增加。
2018-02-09 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation in Full-Duplex Wireless-Powered Communication Network
研究了无线供电通信网络（WPCN）中的最优资源分配问题，其中一个混合接入点（H-AP）在下行链路（DL）向一组分布式用户广播无线能量，同时在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）接收来自用户的独立信息。我们设计了一个有效的协议，以支持同时无线能量传输（WET）在DL和无线信息传输（WIT）在UL的建议FD-WPCN。我们联合优化针对DL WET的H-AP和针对UL WIT的不同用户的时间分配以及在H-AP处随时间的发射功率分配，以最大化具有所收获能量的UL信息传输的用户的加权和速率。我们认为这两种情况下，完美和不完美的自干扰消除（SIC）在H-AP，我们获得最佳和次优的时间和功率分配的解决方案，分别。此外，我们认为半双工（HD）WPCN作为一个基线计划，并得出其最佳的资源分配解决方案。仿真结果表明，FD-WPCN优于HD-WPCN时，有效的SIC可以实现和更严格的峰值功率约束应用在H-AP。
2014-09-15 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming and Time Allocation for Partially Wireless Powered Sensor Networks with Downlink SWIPT
无线供电传感器网络（WPSNs）已经成为未来自我可持续的物联网（IoT）网络的关键发展。为了在自维持性和可靠性之间实现良好的平衡，具有混合功率解决方案的部分WPSN在实际应用中是可取的。具体来说，大多数传感器节点是无线供电的，但关键的传感器节点采用传统的有线/电池供电的可靠性。因此，本文主要研究了下行链路采用同步无线信息和功率传输（SWIPT）的部分WPSNs的优化设计。两种情况下，空分多址（SDMA）和时分多址（TDMA）在上行链路被认为是。对于支持TDMA和TDMA的部分WPSN，研究了下行链路波束成形、上行链路波束成形和时间分配的联合设计，以最大化上行链路和速率，同时保证服务质量（即，满足下行链路速率约束）。在分析了上行链路和速率最大化问题的可行性和下行链路速率约束的影响后，给出了支持SDMA和支持TDMA的WPSNs的半封闭形式的最优解，并保证了全局最优性。复杂性分析也提供了证明所提出的解决方案在低复杂性的优势。最后通过仿真验证了所提最优解的有效性和最优性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
AoI-optimal Joint Sampling and Updating for Wireless Powered Communication Systems
本文描述了信息时代（AoI）的结构，在无线供电的通信系统中的最优策略，同时占在源节点生成状态更新的时间和能量成本。特别是，对于单个源-目的地对，其中射频（RF）供电的源向目的地节点发送关于某些物理过程的状态更新，我们最小化目的地节点处的长期平均AoI。该问题被建模为平均成本马尔可夫决策过程（MDP），其中，在源的状态更新的生成时间，从源到目的地的状态更新的传输，和无线能量传输（WET）的联合优化。在证明与MDP相关的价值函数的单调性之后，我们分析地证明了AoI最优策略具有基于阈值的结构w.r.t.状态变量。我们的数值结果验证了分析结果，并揭示了状态变量对AoI最优策略结构的影响。我们的研究结果还表明，系统设计参数的最佳可实现的平均AoI的影响，以及我们提出的联合采样和更新政策的优越性w.r.t.随意产生的政策
2020-06-11 cs.IT math.IT
Theory and Experiment for Wireless-Powered Sensor Networks: How to Keep Sensors Alive
在本文中，我们研究了一个多节点多天线无线供电传感器网络（WPSN）由一个电源信标和多个传感器节点。我们已经实现了一个现实生活中的多节点多天线的无线传感器网络测试床，在实时的。我们提出了一种波束分裂波束形成技术，使功率信标分裂微波能量束向多个节点同时充电。我们的实验表明，波束分裂波束形成技术实现了帕累托最优。对于传感器节点的永久运行，我们采用了一种能量中性控制算法，通过平衡收获和消耗的功率来保持传感器节点的活力。利用李亚普诺夫优化技术设计了分束和能量中性联合控制算法。通过实验，我们已经表明，该算法可以成功地保持所有的传感器节点活着的最佳分裂能量束向多个传感器节点。
2017-02-22 cs.IT math.IT
Wireless Powered User Cooperative Computation in Mobile Edge Computing Systems
本文研究了一种无线供电的移动边缘计算（MEC）系统，其中专用能量发射器（ET）使用射频（RF）信号启用无线功率传输（WPT）为无线设备充电，以实现可持续计算。在这样的系统中，我们提出了一种新的用户合作的方法来提高主动设备的计算性能，其中周围的空闲设备被启用作为助手，使用他们的机会主义收获的无线能量从ET，以帮助远程执行活动用户的计算任务。特别是，我们考虑一个基本的情况下，一个用户（计算任务执行）和多个助手，其中用户可以分区的计算任务分为不同的部分，本地执行和计算卸载到助手，分别。用户和助手都受到所谓的能量中性约束，使得他们的能量消耗不超过从ET收集的相应能量。在这种设置下并考虑基于频分多址（FDMA）的计算卸载协议，我们最大化计算速率（即，特定时间块上的计算比特数），以及用户和助手处的通信和计算资源分配。通过利用拉格朗日对偶方法，我们提出了这个问题的最优解的半封闭形式。数值结果表明，所提出的无线供电用户合作计算的设计显着提高了计算速度的用户，相比传统的计划，没有这样的合作。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Resolving the Double Near-Far Problem via Wireless Powered Pinching-Antenna Networks
本研究提出无线赋能夹式天线网络（WPPAN），搭配三种降复杂度资源分配方法与凸优化求解，通过近用户天线资源有效缓解无线赋能网络的双远近问题，同时提升下行能量收集与上行数据传输性能。
2025-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Error Performance of Wireless Powered Cognitive Relay Networks with Interference Alignment
研究了一种采用干扰对齐技术的两跳解码转发认知无线电系统。能量受限的中继节点通过功率分配（PS）中继协议从干扰信号中收获能量。首先，主要和次要网络的波束形成矩阵的设计进行了演示。然后，计算了PS协议在理想和不理想信道状态信息（CSI）情况下系统的比特出错率（BER）性能。最后，仿真了CSI失配参数对系统误码率性能的影响。
2017-12-13 cs.IT math.IT
Wirelessly Powered Communication Networks with Short Packets
无线供电的通信将由于自然小的有效载荷、低延迟要求和/或不足以支持较长传输的能量资源而需要短分组。在本文中，无线供电的通信系统进行了研究，其中的能量收集发射机，通过一个或多个功率信标通过无线能量传输充电，试图通过噪声信道与接收机进行通信。在保存然后发送协议下，系统性能的特征在于使用诸如在发送器处的能量供应概率和在接收器处对于短分组的情况的可实现速率的度量。利用有限长度信息论的框架，听话的解析表达式推导出所考虑的指标的系统参数，如收获块长度，发送块长度，收获的功率和发送功率。分析提供了几个有用的设计指南。虽然使用小的发射功率或小的发射块长度有助于避免能量中断，但因此较小的信噪比或较少的编码机会可能导致信息中断。推导出缩放定律，以捕获收获和发送块长度之间的这种固有权衡。此外，渐近最优发射功率推导出封闭形式。数值结果表明，功率控制是必不可少的，以提高系统的可达速率在有限的块长度制度。渐近最优发射功率在有限块长度机制中产生接近最优的性能。
2016-11-01 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication Networks with Non-Ideal Circuit Power Consumption
假设能量收集节点的电路功耗为非理想，提出了两种实用的能量收集-发送无线供电通信网络（WPCN）优化协议：（1）比例公平（PF）资源分配，（2）和速率最大化。这些目标导致通过基站（BS）的发射功率的最佳分配，其在下行链路上广播RF辐射，以及动态时分多址（TDMA）帧内的EH阶段和上行链路信息传输阶段的最佳持续时间。与最大和速率协议相比，PF协议以降低和速率为代价获得了更高的系统公平性。PF协议在系统公平性方面优于最大和速率协议，而与电路功耗无关，而当该功耗增加时，两种协议的上行链路和速率收敛。
2021-08-14 cs.IT math.IT
Optimization vs. Reinforcement Learning for Wirelessly Powered Sensor Networks
我们认为传感器节点的传感应用无线供电的能量信标。我们专注于联合优化的问题的能量信标的能量分配到不同的传感器和传感器的数据传输功率，以最大限度地减少在汇的字段重建误差。与标准的理想线性能量收集（EH）模型相比，我们考虑实际的非线性EH模型。我们在两个不同的框架下研究这个问题：i）能量信标知道节点的效用函数、信道状态信息和设备的能量收集特性的优化方法;因此，可以使用优化问题来设计最优功率分配策略，以及ii）学习方法，其中能量信标利用电池水平信息和关于效用函数的反馈自适应地决定其策略。我们的研究结果表明，深度强化学习方法可以获得与优化方法相同的错误水平，并提供了一个有前途的替代优化框架。
2018-06-06 cs.IT math.IT
Cognitive Wireless Powered Network: Spectrum Sharing Models and Throughput Maximization
射频（RF）无线能量传输（WET）的最新进展推动了无线供电通信网络（WPCN）的研究，其中分布式无线设备在下行链路（DL）中由混合接入点（H-AP）经由专用WET供电以用于上行链路（UL）无线信息传输（WIT）。本文利用认知无线电（CR）技术，研究了一种新型的认知无线电辅助WPCN（cognitive WPCN），它与主无线通信系统共享频谱。特别是，我们认为一个认知WPCN，包括一个单一的H-AP与恒定的电源和分布式用户，共享相同的频谱，其DL WET和UL WIT与现有的主要通信链路，其中WPCN的WET/WIT和主要链路的WIT可能会相互干扰。在这种新的设置下，我们提出了两个共存的模型，这两个系统，即重叠和覆盖基于认知WPCN的频谱共享，这取决于不同类型的知识，在认知WPCN的主用户传输。对于每一种模型，我们最大限度地提高了总吞吐量的认知WPCN的传输优化下，应用不同的约束，以保护主用户传输。分析和仿真结果提供了比较的总吞吐量的认知WPCN与主用户的可达速率在两个共存的模型。结果表明，基于覆盖的认知WPCN优于基于对等的，由于其完全合作的WET/WIT设计与主WIT，同时它也需要更高的复杂性实现。
2015-12-01 cs.IT math.IT
An Energy-Efficient Controller for Wirelessly-Powered Communication Networks
在无线供电的通信网络（WPCN）中，能量接入点（E-AP）通过射频波传输来供应网络节点的能量需求，并且节点将其接收的能量存储在其电池中以用于可能的数据传输。在本文中，我们提出了一个在线控制策略的能量传输从E-AP的无线节点和节点之间的数据传输。与我们提出的控制策略，所有的数据队列的节点是稳定的，而网络的平均能量消耗被证明是在一个有界的差距所需的最小能量稳定的网络。我们提出的政策是使用二次李雅普诺夫函数来捕获的限制，其电池水平所施加的节点的能量消耗。我们表明，根据所提出的控制策略，在数据队列中的积压水平和电池中的存储能量水平在一些恒定的水平附近的小间隔波动。因此，通过施加可忽略不计的平均数据丢失率，数据缓冲区的大小和节点的电池容量可以显着减少。
2019-05-15 cs.IT math.IT
On the Performance of Multi-Antenna Wireless-Powered Communications with Energy Beamforming
在本文中，我们研究了能量波束形成的平均吞吐量性能在多天线无线供电通信网络（WPCN）。所考虑的网络由一个混合接入点（AP）与多个天线和一个单天线用户。用户没有恒定的电源，因此需要从AP在下行链路（DL）中广播的信号中收集能量，然后在上行链路（UL）中将其数据与收集的能量一起发送回AP。我们推导出封闭形式的平均吞吐量和他们的渐近表达式在高信噪比的延迟限制和延迟容忍传输模式。然后，针对高SNR，获得最大化系统吞吐量的最佳DL能量收集时间。所有的解析表达式都通过数值模拟进行了验证。各种参数，如AP发射功率，能量收集时间，和天线的数量，对系统吞吐量的影响也进行了研究。
2015-03-10 cs.IT math.IT
Average Peak Age of Information Analysis for Wireless Powered Cooperative Networks
信息时代（AoI），一个指标来分析数据的新鲜度，是在即将到来的无线网络的时间关键型应用的兴趣。此外，无线能量传输（WPT）也是延长无线传感器网络寿命的关键。因此，我们研究了一个平坦衰落的无线供电合作网络，其中一个源和一个继电器充电的有限大小的电容器从一个远程发电站收集能量。对于两种传统的解码转发（DF）和放大转发（AF）中继，研究了平均AoI和峰值AoI（PAoI），以说明数据/功率传输信道的随机性和电容器的大小如何影响年龄指标，以及何时利用协作传输比直接传输更有益。结果表明，虽然功率受限的中继施加更多的延迟开销，年龄指标在某些情况下得到改善。即使对于具有更多信号处理等待时间的DF方案，由于增强了端到端通信可靠性，我们也可以实现较低的平均PAoI。此外，所提出的WPT协作系统的特殊情况下进行了讨论，例如全功率节点和一次性成功的数据传输的情况下。最后，数值结果提供突出的影响，传输功率，电容器的大小，和路径损耗指数的年龄指标。
2020-07-13 cs.IT math.IT
Beamforming Optimization for Full-Duplex Wireless-powered MIMO Systems
我们提出了用于优化全双工多输入多输出（MIMO）无线供电通信系统中的发射波束成形的技术，该系统包括两个阶段。在第一阶段中，无线供电的移动站（MS）使用来自基站（BS）的信号来获取能量，而在第二阶段中，MS和BS两者以全双工模式彼此通信。当完整的瞬时信道状态信息（CSI）可用时，BS波束形成器和能量收集的时间分裂（TS）参数被联合优化以获得BS-MS速率区域。联合优化问题是非凸的，然而，计算效率的优化技术，半定松弛和线搜索的基础上，提出了解决问题。提出了一种次优迫零方法，得到了TS参数的封闭解。当只有二阶统计的发送CSI是可用的，我们建议最大限度地遍历信息速率在MS，同时保持在BS的中断概率低于一定的阈值。中断概率的上界也推导出一个近似的凸优化框架，提出了有效地解决潜在的非凸问题。仿真结果表明，所提出的方法优于次优和半双工的。
2017-05-11 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for Wireless Powered Communications Harvesting from Non-dedicated Sources
我们考虑无线供电通信，其中用户从非专用源获取能量。用户遵循一个收获然后发送协议：在时隙时间的第一阶段，源节点从附近的传统接入点收获能量，然后在第二阶段将信息发送到其目的地节点或中继节点。我们得到了最佳的\textit{ harvesting ratio}，以最大化的预期吞吐量直接传输（DT）和解码转发（DF）中继中断约束下，分别。我们的研究结果表明，DT的最佳收获率是由中断约束，而DF中继，由数据的因果关系。
2017-01-25 cs.IT cs.NI math.IT
Tesla meets Helstrom: a Wireless-Powered Quantum Optical System
本文提出一种无线供电量子光通信系统，通过优化量子测量与能量采集时间分数，利用赫尔斯特罗姆界评估性能，最大化有效速率。
2025-09-09 cs.IT math.IT
