Multiuser Diversity in Downlink Channels: When does the Feedback Cost Outweigh the Spectral Efficiency Gain?
在本文中，我们进行了单天线广播信道的多用户分集的成本效益分析。众所周知，多用户分集可以是有益的，但是存在与获取瞬时CSI相关联的显著成本。我们进行了成本效益分析的多用户分集的2种类型的CSI反馈方法，专用反馈和SNR依赖的反馈，量化有多少用户应该反馈CSI从净吞吐量的角度来看。专用反馈，其中正交资源分配给每个用户，具有显着的反馈成本，这限制了可用的多用户分集，可以使用的量。SNR相关的反馈方法，其中只有SNR高于阈值的用户尝试反馈，具有相对小得多的反馈成本，这允许使用所有可用的多用户分集。接下来，我们研究了减少信噪比变化的单用户多天线技术对反馈用户数的影响。可以看出，使用单用户多天线技术的广播信道应减少空间维度的反馈用户的数量。
2011-02-08 cs.IT math.IT
A low complexity approach of combining cooperative diversity and multiuser diversity in multiuser cooperative networks
本文研究了在时间资源分配（TRA）框架下，将多用户协作网络中的协作分集（CD）和多用户分集（MUD）相结合的调度方案。广播阶段用于直接传输，而中继阶段用于中继传输。在此TRA框架的基础上，提出了一种基于用户选择的低复杂度中继协议（US-LCRP）。在广播阶段的每个时隙（TS）中，选择“最佳”用户用于传输以便获得MUD。在中继阶段，中继节点按照固定的顺序转发特定用户的消息，然后调用有限的反馈信息来实现CD。我们证明了多样性复用权衡（DMT）的US-LCRP是优于现有的计划，其中更多的TS被分配用于直接传输，以共同利用CD和MUD。我们的分析和数值结果表明，US-LCRP构成了一个更有效的资源利用方法比现有的计划。此外，US-LCRP可以以低复杂度实现，因为在整个传输期间仅估计直接链路的信道状态信息（CSI）。
2013-10-11 cs.IT math.IT
Capacity scaling law by multiuser diversity in cognitive radio systems
分析了认知无线电系统中次发射机仅在主用户未占用频谱时才机会性地利用主用户频谱的多用户分集增益。为了保护主用户免受由次级网络中的主传输的错过检测引起的干扰，通过次级发射机处的发射功率控制来保证主网络的最小平均吞吐量。在我们的分析中还考虑了主网络的流量动态。我们推导出次级网络的平均可达容量，并分析其渐近行为来表征CR系统中的多用户分集增益。
2010-06-03 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Cooperative Transmission with Energy Harvesting Relay: Time Switching vs Power Splitting
近年来，能量收集（EH）已成为实现绿色通信的一种有前途的方式。在本文中，我们研究了多用户传输网络与EH合作中继，其中一个源发送独立的信息到多个目的地的帮助下，能量受限的中继。中继可以从源发送的射频（RF）信号中收集能量，并且它仅通过消耗收集的能量来帮助多用户传输。通过采用时间交换和功率分配的中继接收机结构，我们首先提出了两个协议，时间交换的协作多用户传输（TSCMT）协议和功率分配的协作多用户传输（PSCMT）协议，使信息处理和EH的同时在中继系统。为了评估系统的性能，我们理论上分析了系统中断概率的两个建议的协议，然后推导出明确的表达式，分别为他们。此外，我们还讨论了系统配置参数，如电源功率和中继位置对系统性能的影响。数值结果证明了我们的分析结果的准确性，并揭示了与传统的非合作方案相比，我们提出的协议是绿色的解决方案，提供可靠的通信和较低的系统中断概率，而不消耗额外的能量。特别地，对于相同的源端发射功率，PSCMT协议优于TSCMT协议，以获得更低的系统中断概率。
2014-12-30 cs.IT math.IT
Delay Performance Optimization for Multiuser Diversity Systems with Bursty-Traffic and Heterogeneous Wireless Links
本文提出了一种跨层的方法来优化多用户分集系统的延迟性能与异构块衰落信道和延迟敏感的突发业务。我们认为时隙多用户系统的下行链路采用机会调度与公平的性能在介质访问（MAC）层和自适应调制和编码（AMC）与功率控制在物理层。假设个人用户缓冲区，暂时存储在MAC层的用户的到达流量，我们首先提出了一个大偏差为基础的统计模型来评估在用户缓冲区中的数据包的延迟约束违反。以最小化单个用户的延迟概率为目标，在目标分组出错率约束下，对AMC和功率控制模块进行优化。在量化反馈信道的情况下，我们还提出了一种基于恒功率AMC的机会调度方案。数值和仿真结果提供评估延迟性能的建议的自适应计划在多用户设置。
2009-02-07 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
Multiuser Diversity in Interfering Broadcast Channels: Achievable Degrees of Freedom and User Scaling Law
本文研究了如何多用户维度可以有效地利用目标自由度（DoF）的干扰广播信道（IBC）组成的K-发射机和他们的用户组。首先，假设每个发射机具有单个天线并且服务于其用户组中的单个用户，其中每个用户具有小于K个的接收天线。在这种情况下，在用户选择之后构成K个发射机单输入多输出（SIMO）干扰信道（IC）。在没有多用户分集的帮助下，由于接收天线的数目小于或等于干扰器的数目，因此不能在每个用户处完美地去除K-1个干扰信号。只有通过适当的用户选择，随着用户数量的增加，每个发射机的非零DoF才是可实现的。通过几何解释的干扰信道，我们表明，多用户尺寸必须首先用于减少由干扰信号引起的自由度损失，然后必须用于增加自由度增益从自己的信号。导出用于目标DoF的足够数量的用户。我们还讨论了如何利用多用户分集的最佳策略可以实现实际的用户选择方案。最后，单发射天线的情况下，扩展到多输入多输出（MIMO）IBC，其中每个发射机与多个天线服务多个用户。
2013-09-02 cs.IT math.IT
Robust and Secure Sum-Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink Systems with Self-sustainable IRS
本文研究了一种可自我维持的智能反射表面（IRS），它可以同时从接收到的信号中反射和收获能量的多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信。我们研究了联合设计的波束形成器在接入点（AP）和相移，以及能量收集时间表在IRS最大化系统和速率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到IRS元件的无线能量收集能力，安全通信，以及对信道状态信息（CSI）不完善的影响的鲁棒性。随后，我们提出了一个计算效率高的迭代算法，以获得一个次优的解决方案的设计问题。在每次迭代中，采用S-过程和逐次凸逼近来处理中间优化问题。仿真结果表明：（1）在系统总速率和IRS的自维持性之间存在一个非平凡的折衷关系：（2）所提出的方案所获得的性能增益在大量能量收集IRS元件的情况下是饱和的; 3）配备有小比特分辨率离散移相器的IRS足以实现相当大的系统总和-具有连续相移的理想情况的速率。
2021-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Diversity Gain from Superposition of Infinite Users over Block-Fading MAC
在上行链路块衰落多址接入信道（BF-MAC）中，利用多用户分集（MUD）的优点可以获得更高的系统吞吐量。在这封信中，与所有用户的速率约束，只有信道状态信息可在接收机假设，我们证明了非正交多址接入（NOMA）优于正交多址接入（OMA）通过利用MUD从多个用户的叠加。定量分析了有限用户情况下NOMA与OMA相比的多用户检测增益，并推导了无限用户叠加情况下NOMA多用户检测增益的封闭上界。数值结果表明，有限叠加用户可以很好地逼近无限用户叠加的潜在MUD增益，这表明有限叠加用户的多址接入方案可以在系统性能和解码复杂度之间提供良好的折衷。
2016-10-08 cs.IT math.IT
On the optimal frequency selectivity to maximize multiuser diversity in an OFDMA scheduling system
我们考虑正交频分多址（OFDMA）调度系统。调度单元块由连续的多个子载波组成。用户调度的基础上，他们的块平均吞吐量在一个比例公平的方式。多用户分集增益随着信道波动的程度和动态范围而增大。在有限的频率选择性信道中缺乏分集可能会降低总速率。然而，在选择性太强的信道中块平均吞吐量的降低也会降低总速率。在本文中，我们首先研究最佳的信道选择性，鉴于最大化的最大块平均吞吐量的任意用户。基于这项研究，然后，我们提出了一种方法来确定每个用户的最佳循环延迟时，循环延迟分集（CDD）是用来提高和速率，通过增加信道选择性有限的波动信道。我们表明，所提出的技术实现了更好的性能比传统的固定循环延迟计划，吞吐量是非常接近的最佳总和率可能与CDD。
2011-12-28 cs.IT math.IT
Cooperative Transmission Protocols with High Spectral Efficiency and High Diversity Order Using Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测和现有的合作传输协议。
2007-04-25 cs.IT math.IT
On the Tradeoff Between Multiuser Diversity and Training Overhead in Multiple Access Channels
我们考虑一个单天线窄带多址接入信道中，用户发送训练序列到基站和调度的最小均方误差（MMSE）信道估计的基础上进行。在这样的系统中，在训练开销和实现的多用户分集的量之间存在固有的折衷。我们分析了一个块衰落信道与独立的瑞利分布式信道增益，其中要优化的参数是在每个块中的传输考虑的用户数和相应的时间和功率上花费的每个用户的训练。我们推导出K和L项的最优参数的封闭形式表达式，其中K是考虑在每个块中传输的用户数，L是符号中的块长度。考虑到L变大时系统的行为，我们相对于可实现速率的近似表达式优化K，并获得所得参数关于L的二阶表达式。
2011-12-11 cs.IT math.IT
Can One Achieve Multiuser Diversity in Uplink Multi-Cell Networks?
我们介绍了一种分布式的机会调度（DOS）策略，基于两个预先确定的阈值，上行链路$K$细胞网络与时不变的信道系数。每个基站（BS）在对其它BS产生足够小的干扰的一组MS中机会性地选择具有期望信道链路的大信号强度的移动站（MS）。然后分析了可达吞吐量缩放定律的性能。作为我们的主要结果，它表明，可实现的和率缩放为$K\log(\text{SNR}\log N)$在高信噪比（SNR）制度，如果在一个小区中的用户总数，$N$，缩放速度比$\text{SNR}^{\frac{K-1}{1-ε}}$为常数$ε\in(0,1)$。这一结果表明，该方案实现了多用户分集增益以及自由度增益，即使在多小区环境下。仿真结果表明，DOS提供了一个更好的和速率吞吐量比传统的计划。
2012-07-09 cs.IT math.IT
How Much Multiuser Diversity is Required for Energy Limited Multiuser Systems?
多用户分集是多用户系统的核心概念之一。特别地，MUDiv允许在用户之间进行调度，以便消除某些用户的不利信道衰落条件对系统性能的负面影响。然而，调度消耗能量（例如，用于使用户的信道状态信息可用于调度器）。这种可能用于数据传输的额外能量使用可能是非常浪费的，特别是在用户数量很大的情况下。在本文中，我们回答的问题，需要多少MUDiv的能量有限的MU系统。针对上行MU无线系统，我们开发了MU调度算法，旨在最大限度地提高MUDiv增益。为此，我们引入了一个新的现实的能源模型，占调度能源和描述调度和数据传输阶段之间的总能量的分布。利用这样的能量分布可以通过改变活动用户的数量来控制的事实，我们通过（i）对于系统中所有用户的固定总能量最小化总系统比特出错率（BER）或者（ii）对于固定BER要求最小化所有用户的总能量来优化该数量。我们发现，对于一个固定数量的可用用户，可实现的MUDiv增益可以通过激活只有一个子集的用户。使用渐近分析和数值模拟，我们表明，我们的方法受益于MUDiv增益高于通用贪婪接入算法，这是能量无限系统的最佳调度方法。
2010-04-14 cs.IT math.IT
On the Role of Transmit Correlation Diversity in Multiuser MIMO Systems
在多天线系统（MIMO）中，已经在各种场景中研究了发射天线之间的相关性，并且已经显示出取决于特定系统和基本假设是有害的或提供益处。在本文中，我们调查的高斯MIMO广播信道（BC）的容量上的传输相关性的效果，特别感兴趣的大规模阵列（或大规模MIMO）制度。为此，我们引入了一种新的类型的多样性，称为发射相关分集，它捕获的事实，即不同用户的信道向量可能有不同的，往往是几乎相互正交，大规模的信道特征方向。特别地，当适当地考虑下行链路训练的成本时，发射相关分集可以在所有感兴趣的机制中产生显著的容量增益。我们的分析表明，相对于标准方案，系统复用增益可以增加一个因子，高达$\lfloor{M}/{r}\rfloor$，其中$\lfloor{M}/{r}\rfloor$是天线的数量，而$r\le M$是用户传输相关矩阵的公共等级，该标准方案与传输相关性无关，并将信道视为各向同性分布。因此，这种新形式的多样性揭示了自己作为一个有价值的“新资源”在多用户通信。
2015-05-12 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity Gain in Cognitive Networks
在大型多用户网络中，将资源动态分配给\emph{best}链路在频谱效率方面提供了相当大的改进。这种增益通常称为\emph{multiuser diversity gain}，可以表示为网络吞吐量随用户数量的双对数增长。在本文中，我们考虑大型认知网络授权并发频谱接入与持牌用户。主网络提供与次用户共享其未充分利用的频带。我们评估了最佳的多用户分集增益在认知网络中量化的总速率吞吐量的网络规模与次要用户的数量。为了这个目的，我们看看频谱带和次级用户的最佳配对，这是由一个中央实体完全知道的瞬时信道条件的监督，并表明认知网络的吞吐量与次级用户的数量（$N$）和可用频谱带的数量（$M$）的线性双对数缩放，即，$M\log\log N$。然后，我们提出了一个\emph{distributed}频谱分配方案，它不需要一个中央控制器或不同的次级用户之间的任何信息交换，仍然服从最优吞吐量缩放定律。该方案要求\emph{some}辅助发射机-接收机对在它们之间交换$\log M$信息比特。我们还表明，二级发射机-接收机对之间的信息交换的总量是{ \em渐近}等于$M\log M$。最后，我们证明了我们的分布式方案保证了二级用户之间的公平性，这意味着他们同样有可能获得可用的频谱带。
2010-04-16 cs.IT math.IT
Opportunism in Multiuser Relay Channels: Scheduling, Routing and Spectrum Reuse
为了理解中继辅助蜂窝多跳网络中多用户分集技术的关键优点，本文分析了机会（即，信道感知的）调度算法在衰落多用户中继信道上，其中$K$用户处于大（但有限）数量用户的渐近状态。使用极值理论的工具，我们的特点是限制分布的频谱效率集中在I型收敛，并利用它在调查的大系统行为的多用户中继信道的用户数和物理信道信噪比（SNR）的函数。我们的分析结果在大（但有限）的$K$制度非常准确的公式，从多跳路由和频谱重用政策的潜在性能增强机会主义调度的多用户分集增益的存在下，提供了见解，并有助于确定的制度和条件，中继辅助多用户通信提供了一个明显的优势，直接多用户通信。
2007-08-16 cs.IT math.IT
Joint Energy Harvest and Information Transfer for Energy Beamforming in Backscatter Multiuser Networks
无线供电后向散射通信（WPBC）已被确定为用于低功率通信系统的有前途的技术，其可以获得能量波束成形的益处以提高能量传输效率。然而，现有的能量波束形成研究未能同时考虑WPBC中的能量供应和信息传输。本文采取的第一步，以填补这一空白，通过考虑之间的限制关系的能量收集率和可达到的速率与估计的后向散射信道状态信息（BS-CSI）。为了确保可靠的通信和用户的公平性，我们制定的能量波束成形设计作为一个最大最小优化问题，最大限度地提高最小可实现的速率为所有的后向散射标签的能量约束。我们推导出封闭形式的能量收集率的表达式，以及最大比合并（MRC）和迫零（ZF）接收机的可实现的速率的下限。我们的数值结果表明，我们的计划显着优于国家的最先进的能量波束成形方案。此外，我们的方案的可实现的速率接近超过$90\%$的速率限制，通过波束成形与完美的CSI为两个接收器。
2020-11-01 cs.IT math.IT
Fair Scheduling Policies Exploiting Multiuser Diversity in Cellular Systems with Device-to-Device Communications
我们考虑支持设备到设备通信（D2D）的蜂窝网络中的资源分配问题。对于仅通过正交资源共享实现D2D的系统，我们提出并分析了两种资源分配策略，该策略保证所有用户之间的接入公平性，同时利用多用户分集和本地D2D通信，以提供对现有仅蜂窝策略的显著改进。第一策略，蜂窝公平调度（CFS）策略，提供对现有蜂窝系统的最简单的D2D扩展，而第二策略，D2D公平调度（DFS）策略，利用来自正交共享设置下的D2D使能系统的最大性能。对于甚至更高的频谱效率，具有D2D的蜂窝系统可以为多于一个D2D对调度相同的频率资源。在这种非正交共享环境下，我们提出了一种新的组调度策略，组公平调度（GFS）的政策，利用空间频率复用和多用户分集，以提供显着的改善系统性能与完美的公平性之间的用户，无论他们是蜂窝或D2D用户。
2015-03-29 cs.IT cs.NI math.IT
Distributed Cognitive Multiple Access Networks: Power Control, Scheduling and Multiuser Diversity
研究了分布式总功率和干扰受限（DTPIL）认知多址接入网络中的最优分布式功率分配和调度策略（DPASPs）。在DTPIL中，次用户（SU）利用其对次发射次基站（STSB）和次发射主基站（STPB）信道增益的本地知识独立地执行功率分配和调度任务。在这样的网络中，SU的传输功率受到平均总传输功率约束和SU对主基站造成的平均干扰功率约束的限制。我们首先建立了DTPIL网络的注水功率分配和基于阈值的调度策略的联合最优性。然后，我们表明，根据$\frac{1}{\e{}n_h}\log\logp{N}$，其中$n_h$是从STSB信道功率增益的分布获得的参数和$N$是SU的总数的最佳DPASP规模下的次级网络吞吐量。从实用的角度来看，我们的研究结果表明，分布式认知多址接入网络能够收获多用户分集增益，而不采用集中式的路由器和反馈链路，以及不破坏主的服务质量（QoS）
2013-04-13 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Cooperative Networks: Is the Max-Min Criterion Still Diversity-Optimal?
研究了一个具有M个源-目的节点和一个中继节点的能量收集协作网络，其中中继节点只调度m个用户对进行传输.对于m = 1的特殊情况，所解决的调度问题等价于具有一个SD对和M个中继的场景的中继选择。在传统的协作网络中，最大最小选择准则被认为是一种分集最优的中继选择和用户调度策略。本文的主要贡献是表明，使用的最大-最小准则将导致损失的多样性增益的能量收集合作网络。特别是当只有一个用户被调度时，分析结果表明，通过最大最小准则实现的分集增益仅为（M+1）/2，远小于最大分集增益M。最大最小准则遭受这种多样性损失，因为它没有反映这样一个事实，即在能量收集网络中，源中继信道比中继目的地信道更重要。受此启发，一些用户调度方法量身定制的能量收集网络的发展和他们的性能进行了分析。仿真结果证明了开发的分析结果的准确性，并促进性能比较。
2014-03-03 cs.IT math.IT
Distributed Beamforming in Wireless Multiuser Relay-Interference Networks with Quantized Feedback
我们研究具有任意数量的发射机、中继器和接收机的无线放大转发中继干扰网络中的量化波束成形。我们设计的量化器的信道状态信息，以尽量减少的概率，至少有一个接收机错误地解码其所需的符号（S）。相应地，我们引入了一个广义的多样性措施，封装传统的一阶多样性。此外，它还结合了二阶分集，这与发射机功率相关的对数项，出现在出错率表达式。首先，我们表明，无论量化器和反馈量，使用的中继干扰网络遭受二阶分集损失相比，无干扰网络。然后，两种不同的量化方案进行了研究：第一，使用一个全局量化器，我们表明，一个简单的中继选择方案可以实现最大的多样性。然后，使用本地化方法，我们构建固定长度和可变长度的本地（分布式）量化器（fLQs和vLQs）。我们的fLQ实现了最大的一阶分集，而我们的vLQ实现了最大的分集。此外，我们表明，所有承诺的多样性和阵列增益可以获得任意低的反馈率时，发射机功率足够大。最后，我们通过模拟证实了我们的分析结果。
2010-07-30 cs.IT math.IT
Performance Analysis for Energy Harvesting Communication Systems: From Throughput to Energy Diversity
基于能量收集的通信因其广泛的应用和商业化的可行性而引起了人们极大的研究兴趣。在本文中，我们考虑在发射机的EH约束的无线通信。首先，对于延迟容忍的流量，我们调查的长期平均吞吐量最大化的问题和分析比较的吞吐量性能对传统电源支持的系统。其次，对于延迟敏感的业务，我们分析了中断概率通过研究其渐近行为在高能量到达率制度，其中的能量分集的新概念被正式引入。此外，我们表明，中断概率接近零的速度，称为能量分集增益，根据不同的电源模式。
2015-12-02 cs.IT math.IT
Power-Bandwidth Tradeoff in Multiuser Relay Channels with Opportunistic Scheduling
本文的目标是了解多跳中继技术的关键优点，共同在他们的能源效率和频谱效率的优势，在存在多用户分集增益从机会（即，信道感知）调度，并识别中继辅助多用户通信提供优于直接多用户通信的明显优势的机制和条件。为此目的，我们使用香农理论工具来分析在大（但有限）用户数量的渐近状态下具有$K$用户的衰落多用户中继信道上的能量效率和频谱效率之间的权衡（称为功率带宽权衡）（即，密集网络）。受益于\cite{Oyman_isit07}的极值理论的结果，我们描述了功率带宽的权衡和相关的能量和频谱效率的措施，带宽有限的高信噪比（SNR）和功率有限的低信噪比制度，并利用它们在调查的大系统行为的多用户中继信道的用户数和物理信道信噪比的函数。我们的分析结果在大（但有限）的$K$制度，量化能源和频谱效率性能非常准确的封闭形式的公式，并提供见解的影响，多跳中继和多用户分集技术的功率带宽权衡。
2008-10-28 cs.IT math.IT
High Performance Cooperative Transmission Protocols Based on Multiuser Detection and Network Coding
协同传输是一种利用无线信道广播特性的新兴通信技术。然而，由于低频谱效率和正交信道的要求，其在未来无线网络中的应用潜力是有限的。本文利用多用户检测和网络编码技术，提出了一种具有高频谱效率、分集阶数和编码增益的协作传输协议。与传统的单用户检测协作传输协议相比，多用户检测协作传输协议的分集增益仅针对一个源用户，其优点是一个用户链路的改善也能使其他用户受益。另外，在中继站处使用MUD提供了可以采用网络编码的环境。充分利用中继站与目的站之间的链路，可以获得较高的编码增益和分集阶数。从分析和仿真结果可以看出，所提出的协议实现更高的分集增益，更好的渐近效率，和更低的比特出错率，相比传统的多用户检测方案和现有的合作传输协议。从仿真结果来看，所提出的方案的性能接近最优，与两个性能上界相比，当平均比特出错率（BER）为10^{-6}时，性能差距为0.12dB，当平均BER为10^（-3）时，性能差距为1.04dB。
2008-01-26 cs.IT math.IT
To Stay Or To Switch: Multiuser Dynamic Channel Access
University of Michigan（密歇根大学）
研究多用户多信道随机接入认知无线电网络中机会频谱接入策略，考虑多用户在多个信道间的集体切换，分析系统拥堵对机会动态信道切换收益的影响。
2013-09-14 cs.IT cs.SY eess.SY
Wireless Information and Power Transfer in Multiuser OFDM Systems
本文研究了下行多用户正交频分复用（OFDM）系统中同时进行无线信息和功率传输（SWIPT）的优化设计。对于信息传输，我们考虑两种类型的多址方案，即时分多址（TDMA）和正交频分多址（OFDMA）。在接收器侧，由于用于从无线电信号收集能量的电路还不能直接解码所携带的信息的实际限制，每个用户应用时间切换（TS）或功率分割（PS）来协调能量收集（EH）和信息解码（ID）过程。对于基于TDMA的信息传输，我们在接收端采用TS;对于基于OFDMA的信息传输，我们在接收端采用PS。在上述两种情况下，我们通过改变时间/频率功率分配以及TS或PS比来解决最大化所有用户的加权和速率的问题，受到每个用户的最小收获能量约束以及峰值和/或总传输功率约束。对于TS方案，通过适当的变量变换，将问题转化为凸问题，并利用Lagrange对偶方法得到了最优功率分配和TS比。对于PS方案，我们提出了一种迭代算法来优化每个用户的功率分配，子载波（SC）分配和PS比。这两个计划的性能进行了比较，以及分析的特殊情况下，单用户设置。结果表明，施加在每个OFDM SC的峰值功率约束，以及在系统中的用户数量起着关键作用的速率-能量性能的比较，由两个建议的计划。
2014-02-13 cs.IT math.IT
Power Allocation and Scheduling for SWIPT Systems with Non-linear Energy Harvesting Model
针对一个实际的非线性能量收集模型，设计了一种多用户同时无线信息和功率传输系统的资源分配算法。特别地，该算法设计被公式化为非凸优化问题，用于在EH接收器处的长期平均总收获功率的最大化，该EH接收器服从信息解码接收器的服务质量要求。为了得到一个易于处理的解决方案，我们将相应的非凸的比率和目标函数转换成一个等价的目标函数的参数减法形式。这导致计算上高效的迭代资源分配算法。数值结果表明，如果资源分配算法设计是基于非线性EH模型，而不是传统的线性模型，可以实现一个显着的性能增益。
2016-02-01 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity for Secrecy Communications Using Opportunistic Jammer Selection -- Secure DoF and Jammer Scaling Law
针对无线窃听场景，本文提出两种机会式干扰机选择方案，使干扰在合法接收端对齐而在窃听端不对齐，并推导实现目标安全DoF所需干扰机数量的缩放律。
2013-09-28 cs.IT math.IT
Statistical Precoder Design for Space-Time-Frequency Block Codes in Multiuser MISO-MC-CDMA Systems
本文提出了一种空时频联合分组编码（STFBC）方案，以充分利用多用户MISO-MC-CDMA系统的空时频自由度。具体地说，我们使用一系列的正交随机码扩频空时码在几个子载波上，以获得多分集增益，而多用户并行传输应用在相同的子载波上，利用多个正交码信道。此外，为了提高系统性能，我们提出了线性预编码到预定的正交STFBC，包括发射方向的选择和功率分配在这些方向上。本文提出了一种基于信道Kronecker相关模型的时域信道统计信息的预编码器设计方法，可以大大减少多载波系统中的反馈量。此外，我们从分集阶数和编码增益的角度分别给出了性能分析。此外，通过渐近分析，我们得到了一些简单的预编码器的设计方法，同时保证了良好的性能。最后，数值结果验证了我们的理论主张。
2014-07-09 cs.IT math.IT
Diversity Combining for RF Energy Harvesting
本文提出在射频能量收集系统中引入分集合并以提升收集能量，并考虑功耗分析净收益，通过仿真比较SC、EGC和MRC三种技术，发现功耗参数对选择合适合并技术至关重要。
2017-05-30 cs.IT cs.SY eess.SP
Multiuser Wirelessly Powered Backscatter Communications: Nonlinearity, Waveform Design and SINR-Energy Tradeoff
无线功率传输和反向散射通信已经成为用于激励功率受限设备和与功率受限设备通信的有前景的解决方案。尽管在无线供电的反向散射通信方面取得了一些进展，但焦点一直集中在反向散射和能量采集器上。近年来，在点到点后向散射系统中，自适应于发射端信道状态信息（CSIT）的发射多正弦波形设计取得了重大进展。在本文中，我们利用工作和研究的设计，在多用户后向散射系统，由一个发射机，一个阅读器和多个标签同时激活。我们推导出一种有效的算法来优化发射波形，以便确定在标签处收获的能量的量和通信的可靠性之间的权衡，在读取器处的信号与干扰加噪声比（SINR）方面测量。研究了基于线性和非线性能量采集器模型的优化波形的性能。数值结果表明，占能量采集器的非线性，多用户分集，频率分集和多正弦波形自适应CSIT扩大SINR的能量区域的好处。
2018-11-04 cs.IT math.IT
Multiuser Diversity for the Cognitive Uplink with Generalized Fading and Reduced Primary's Cooperation
在认知多址接入网络中，反馈是将辅发射机主基站（STPB）信道增益从主基站（PBS）传送到辅基站（SBS）的重要机制。研究了反馈受限通信环境下认知多址网络的最优和速率容量缩放定律。首先，提出了一种称为$K$ -最小信道增益（$K$-SCG）反馈协议的有效反馈协议，其中PBS将$N$ STPB信道增益中的最小的$\K$反馈给SBS。其次，$K$ -SCG反馈协议的和速率性能进行了研究时，次级用户（SU）的传输功率进行了优化分配的三种网络类型。考虑的网络类型是总功率和干扰受限（TPIL），干扰受限（IL）和个人功率和干扰受限（IPIL）网络。对于所研究的每种网络类型，我们都给出了一个关于$\K$的充分条件，使得$K$ -SCG反馈协议是{ \em渐近}最优的，在这个意义上，$K$ -SCG反馈协议下的次网络和速率缩放行为与全反馈协议下的相同.我们允许二次发射机二次基站（STSB）的分布，和STPB信道功率增益属于一个相当一般的一类分布称为类$\mathcal{C}$ -分布，包括常用的衰落模型。
2015-09-21 cs.IT math.IT
Multiuser MISO PS-SWIPT Systems: Active or Passive RIS?
基于可重构智能表面（RIS）的通信网络有望提高信道容量和能源效率。然而，由于双重路径损耗效应，无源RISs承诺的容量增益可以忽略不计。有源RISs可以克服这个问题，因为它们具有带低成本放大器的反射器元件。本文研究了多用户系统中有源RIS辅助的同步无线信息和功率传输（SWIPT）。用户利用功率分裂（PS）解码信息和收获能量的同时，基于一个现实的分段非线性能量收获模型。目标是通过优化基站的波束形成器、PS比和RIS相移/放大因子来最小化基站的发射功率。仿真结果显示出显著的改进（例如，19%和28%），最大反射功率分别为10 mW和15 mW，相比无源RIS没有更高的计算复杂性成本。我们还展示了所提出的算法对不完美的信道状态信息的鲁棒性。
2022-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided Multiuser Communication: Co-design of Transmit Diversity and Active/Passive Precoding
本文研究IRS辅助多用户通信系统，利用IRS公共相移实现发射分集服务高移动性用户且无需CSI，同时联合优化主动/被动预编码服务低移动性用户，以最小化基站总发射功率。
2024-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
A General Utility Optimization Framework for Energy Harvesting Based Wireless Communications
近年来，期望无线通信系统通过用能量收集（EH）设备替换诸如电池之类的常规固定电源来实现更具成本效益和可持续性的操作，能量收集（EH）设备可以从可再生能源（例如，太阳能和风能）。然而，这种EH电源本质上是随机的和不稳定的，并且因此对可靠的通信设计提出了新的挑战，并且已经引发了对基于EH的无线通信的大量研究兴趣。在现有工作的基础上，在这篇文章中，我们开发了一个通用的优化框架，以最大限度地提高EH无线通信系统的效用。我们的框架封装了各种设计问题，如吞吐量最大化和中断概率最小化在单用户和多用户设置，并提供了有用的指导方针，以实际设计的一般EH为基础的通信系统与不同的假设知识随时间变化的无线信道和EH率在发射机。
2015-01-07 cs.IT math.IT
Computation Rate Maximization for Multiuser Mobile Edge Computing Systems With Dynamic Energy Arrivals
本文考虑了一种基于能量收集（EH）的多用户移动边缘计算（MEC）系统，其中每个用户利用从可再生能源中收集的能量通过计算卸载和本地计算来执行其计算任务。为了最大化系统的加权计算速率（即，有限时间范围内的加权用户计算比特的数目）服从由于动态能量到达而引起的用户能量因果关系约束，对联合计算卸载和局部计算随时间的决定进行优化{随时间的\em}。假设预先知道用户的信道状态信息和动态任务到达情况，则加权计算速率最大化问题变成凸优化问题。基于拉格朗日对偶方法，解析地得到了结构良好的最优解。用户的本地计算和卸载率都具有单调递增的结构。数值结果表明，所提出的设计方案可以实现一个显着的性能增益的替代基准计划。
2021-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Harvesting for Physical-Layer Security in OFDMA Networks
本文研究了下行多用户正交频分多址（OFDMA）系统中的无线信息和功率同时传输（SWIPT）问题，其中每个用户采用功率分配方案来协调能量收集和保密信息解码过程。假设子载波间的功率分配相等，通过联合子载波分配和最优功率分配比选择，在满足单个用户保密率要求的同时，最大化所有用户的总功率。由于问题的NP-困难性，我们提出了两个次优算法来解决问题的对偶域。第一种是迭代算法，以交替的方式优化子载波分配和功率分配。第二种算法是基于一个两步的方法，解决了子载波分配和功率分裂顺序。数值结果表明，所提出的方法优于传统的方法。它还表明，迭代算法执行接近上限和逐步算法提供了良好的性能和复杂性之间的权衡。
2015-09-15 cs.IT math.IT
Power Control and Multiuser Diversity for the Distributed Cognitive Uplink
研究了分布式认知上行链路的最优功率控制和和速率缩放定律。它首先表明，最佳的分布式功率控制策略是在基于阈值的注水功率控制的形式。每个次级用户通过使用其直接和干扰信道增益的本地知识以分布式方式执行所导出的功率控制策略，使得所得到的聚合（平均）干扰不会中断初级用户的通信。然后，紧的和速率缩放定律推导出作为次要用户的数量$N$的最佳分布式功率控制策略下的函数。推导和速率缩放定律所考虑的衰落模型是足够一般的，以包括作为特殊情况的Rayleigh、Rician和Nakagami衰落模型。当二级用户的传输受到传输功率和干扰功率约束的限制时，示出了二级网络总速率根据$\frac{1}{\e{}n_h}\log\logp{N}$进行缩放，其中$n_h$是从直接信道功率增益的分布获得的参数。另一方面，对于仅受干扰约束限制的传输的情况，辅网络和速率根据$\frac{1}{\e{}γ_g}\logp{N}$缩放，其中$γ_g$是从干扰信道功率增益的分布获得的参数。这些结果表明，分布式认知上行链路是能够实现类似的集中式认知上行链路的吞吐量缩放行为的前对数乘数$\frac{1}{\e{}}$，而主要的服务质量要求得到满足。因子$\frac{1}{\e{}}$可以被解释为认知上行链路的分布式实现的成本。
2013-04-07 cs.IT math.IT
Age-of-Information with Information Source Diversity in an Energy Harvesting System
信息时代（AoI）是物联网（IoT）系统的关键性能指标之一。及时的状态更新对于许多物联网应用至关重要;然而，它们受到与可用能量和底层信息源的不可靠性相关的严格限制。因此，必须仔细规划状态更新的调度以节省能量，但同时，可能发生的是，当需要状态更新时，没有可靠的最新信息内容要刷新。作为克服这些不可预测性的解决方案，可以采用跟踪相同感兴趣信号但具有不同能量成本和可靠性的多个源，我们称之为信息源多样性。我们考虑一个能量收集监测节点配备了一个有限大小的电池和收集状态更新从多个异构信息源。我们调查的政策，最大限度地减少平均AOI，并评估信息源多样性对系统性能的作用。为此，我们将问题表述为马尔可夫决策过程（MDP）。最优策略表示基于监控节点处的当前能量水平和AoI来调度动作，诸如来自源之一的更新或保持空闲。我们分析了不同的成本/AoI分布组合的最优解决方案的结构，并比较了性能的最优策略与积极的战略，只要有可能传输。
2021-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunistic Beamforming using Dumb Basis Patterns in Multiple Access Cognitive Channels
本文研究了干扰受限多址接入（MAC）认知信道中从次网络到主网络存在视距干扰（LoS）时的多用户分集问题。结果表明，对于$N$次用户，并假设莱斯干扰信道，次和容量的规模像$\log\left(\frac{K^{2}+K}{\mathcal{W}\left(\frac{K e^{K}}{N}\right)}\right)$，其中$K$是莱斯信道的$K$因子，和$\mathcal{W}(.)$是朗伯W函数。因此，LoS干扰阻碍了在瑞利信道中经历的可实现的多用户分集增益，其中总容量像$\log(N)$那样增长。为了克服这个问题，我们提出了使用单无线电电子可控寄生阵列辐射器（ESPAR）天线在二次移动终端。使用ESPAR天线，我们诱导干扰信道的人为波动恢复$\log(N)$增长率通过分配随机权重正交{ \it基础模式}。我们将这种技术称为{ \it随机空中波束形成}（RAB）。虽然LoS干扰本来是一个源的容量障碍，我们表明，使用RAB，它实际上可以被利用来提高多用户干扰的多样性，通过提高{ \it有效用户数}以最小的硬件复杂性。
2014-07-05 cs.IT math.IT
On the Beneficial Roles of Fading and Transmit Diversity in Wireless Power Transfer with Nonlinear Energy Harvesting
我们研究了无线功率传输（WPT）中信道衰落的影响，并表明衰落增强了非线性RF能量采集器的RF-DC转换效率。然后，我们开发了一种新的形式的信号设计WPT，表示为发射分集，它依赖于多个哑天线在发射机诱导无线信道的快速波动。由于能量收集器的非线性，这些波动提高了RF到DC转换效率。与（能量）波束成形相比，发射分集不依赖于发射机处的信道状态信息（CSIT），并且不增加能量收集器输入处的平均功率，但它仍然增强了整体端到端功率传输效率。发射分集还与最近开发的（能量）波形和调制相结合，以提供进一步的增强。该方案的有效性进行了分析，使用基于物理和曲线拟合的能量采集器的非线性模型，并证明使用电路仿真，原型设计和实验。用两个发射天线的测量揭示了在单个发射天线设置上所收获的DC功率的50%的增益。这项工作（再次）突出了收获器非线性所发挥的关键作用，并表明即使在没有CSIT的情况下，多个发射天线也可以对WPT有益。
2018-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit and Reflective Beamforming Design for IRS-Assisted Multiuser MISO SWIPT Systems
研究了一种智能反射面辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线信息与能量同步传输（SWIPT）系统。在该系统中，多天线接入点（AP）使用发射波束成形将信息和能量信号发送到一组接收器，每个接收器用于信息解码（ID）或能量收集（EH），并且专用部署的IRS适当地控制其反射相移以形成无源反射波束，用于促进接收器处的ID和EH。在这种设置下，我们联合优化AP处的（有源）信息和能量发射波束成形以及IRS处的（无源）反射波束成形，以最大化在所有EH接收器处接收的最小功率，这受到ID接收器处的个体信号与干扰加噪声比（SINR）约束以及AP处的最大发射功率约束。虽然制定的SINR约束的最小能量最大化问题是高度非凸的，我们提出了一个有效的算法，通过使用交替优化和半定松弛（SDR）的技术，以获得高质量的解决方案。数值结果表明，建议的IRS辅助SWIPT系统的信息和能量信号实现了显着的性能增益比基准计划没有IRS部署和/或没有专用的能量信号使用。
2019-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Designs of Beamforming and Power Splitting for Distributed Antenna Systems with Wireless Energy Harvesting
在本文中，我们研究了一个多用户分布式天线系统，同时无线信息和功率传输的假设下，不完美的信道状态信息（CSI）。在该系统中，具有多个天线的分布式天线端口支持一组移动站，这些移动站可以通过功率分配器同时解码信息和收获能量。为了设计鲁棒的发射波束成形矢量和功率分配（PS）因素在CSI错误的存在下，我们最大化的平均最坏情况下的信号与干扰加噪声比（SINR），同时实现个人的能量收集约束每个移动台。首先，我们开发了一个有效的算法转换的最大-最小的SINR问题的一组“双”最小-最大功率平衡问题。然后，受罚函数法的启发，提出了一种基于半定规划（SDP）的迭代算法，以获得局部最优的秩一解。此外，为了减少计算复杂性，我们提出了另一种迭代方案的基础上拉格朗日方法和逐次凸逼近（SCA）技术，以产生一个次优解。仿真结果验证了算法的鲁棒性和有效性。
2018-01-31 cs.IT math.IT
On the Secrecy Performance of Generalized User Selection for Interference-Limited Multiuser Wireless Networks
研究了在干扰受限的无线网络中，当存在一个主要窃听者时，由基站（BS）、$N$合法用户和窃听者组成的多用户分集方案的保密性能.假设在窃听者和每个合法用户的接收机处干扰支配噪声功率，则BS以第$k$最佳（最高）信号干扰比向合法用户发送信息。我们推导出一个封闭形式的表达式为任意$N$的秘密中断概率和渐近表达式为固定的$k$和大$N$。此外，我们推导出一个封闭形式的渐近表达式的遍历保密容量的$k$ -th最好的用户，并表明它的规模像$O\left(\log(N)\right)$固定的$k$和大$N$。
2018-12-27 cs.IT math.IT
Outage Analysis of Energy Harvesting based Opportunistic Cooperative Communication Systems
无线能量收集是延长无线网络寿命的有效途径。在本文中，机会解码和转发协作通信系统中，能量受限的中继收获能量从接收到的信息信号和共信道干扰（CCI）信号，然后使用收获的能量转发正确解码的信号到目的地。与传统的能量恒定的中继系统不同，能量受限中继系统的传输功率取决于中继系统所获取的可用能量，是一个随机过程。最佳中继选择，考虑到所有的影响因素，在目的地接收信号质量的部署。推导出了中断概率的精确闭式表达式，并数值研究了实现最小中断的能量收集比的最优值。分析了CCI信号对系统中断和分集性能的影响。结果表明，该中继方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源。
2018-01-21 cs.IT math.IT
Performance Analysis of a MIMO System with Bursty Traffic in the presence of Energy Harvesting Jammer
本文探讨了在瑞利衰落环境下，多天线在减轻干扰攻击中的作用。假设干扰机具有能量收集能力，其中能量根据伯努利过程到达。中断概率推导出不同的假设在发射机和接收机的天线数量。还推导了Alamanti空时码的中断概率。这项工作的特点，考虑到随机到达的数据和能量在发射机和干扰机，分别为不同的天线配置的平均服务率。在许多实际应用中，延迟和及时更新是重要的，因此，延迟和平均信息年龄（AAoI）是要考虑的有意义的指标。工作特点这些指标下的干扰攻击。有限和无限能量的电池大小在干扰机上的各种性能指标的影响也进行了探讨。两个优化问题被认为是探讨干扰攻击下AAoI和延迟之间的相互作用。此外，我们的结果表明，即使在干扰攻击下，Alamouti码也可以显着提高系统的性能，并且功率预算较小。本文还演示了如何开发的结果可以是有用的多用户场景。
2021-10-14 cs.IT math.IT
Constrained Riemannian Noncoherent Constellations for the MIMO Multiple Access Channel
我们考虑多用户星座的设计与K个用户的多址接入信道（MAC），与M个天线，同时发送到一个接收机配备了N个天线通过瑞利块衰落信道，当没有信道状态信息（CSI）是提供给发送器或接收器。在相干时间至少为T>=（K+1）M的全分集情况下，提出的星座设计准则是基于由Bobller和Varanasi推导的多用户成对错误概率（PEP）的渐近表达式。在非全分集的情况下，以前的PEP表达式不再有效，建议的设计标准是基于代理的PEP最近提出的Ngo和杨。虽然PEP表达式及其边界或代理先前被认为是难以优化的，但在这项工作中，我们推导出它们各自的无约束梯度。这些梯度又被用于在代表不同功率约束的不同黎曼流形中优化所提出的成本函数。特别是，除了标准的酉空时调制（USTM）导致格拉斯曼流形上的优化，我们考虑一个更宽松的每码字功率约束导致优化的所谓的斜流形，和平均功率约束导致优化的所谓的跟踪流形。配备这些理论工具，我们设计的MIMO MAC在全分集和非全分集的情况下，与国家的最先进的性能在符号出错率（SER）的多用户星座。
2022-09-02 cs.IT math.IT
Max-min Fair Beamforming for SWIPT Systems with Non-linear EH Model
研究了具有无线信息和功率同步传输（SWIPT）的多用户系统的波束形成设计。采用一个实用的非线性能量收集（EH）模型，设计制定为一个非凸优化问题的最大化的最小收获功率跨越几个能量收集接收器。建议的问题制定考虑到不完善的信道状态信息（CSI）和最低要求的信号干扰噪声比（SINR）。通过半定规划（SDP）松弛方法获得了设计问题的全局最优解。有趣的是，我们可以证明，最多需要一个专用的能量束来实现最优性。数值结果表明，与两个基线方案相比，所提出的设计可以提供给用户显着的性能增益和改善的公平性。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Multiuser MISO Beamforming for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
同时无线信息和功率传输（SWIPT）通过同时提供无线数据和能量接入，预计在未来基于机器或传感器的无线网络中具有丰富的应用。在本文中，我们研究了多用户多输入单输出（MISO）广播SWIPT系统，其中多天线接入点（AP）发送信息和能量同时通过空间复用到多个单天线接收器，每个接收器实现信息解码（ID）或能量收集（EH）。由于EH接收机在实践中以比ID接收机高得多的接收功率操作，因此我们提出了基于接收机位置的传输调度，其中，接近AP的接收器被调度用于EH，而远离AP的接收器被调度用于ID。我们的目标是在给定的一组最小信号干扰噪声比（SINR）的情况下，最大化传输到所有EH接收器的加权和功率。不同ID接收器的约束。特别地，我们考虑两种类型的ID接收器（分别称为类型I和类型II），其不具有或具有消除来自（先验已知的）能量信号的干扰的能力。对于每种类型的ID接收机，我们制定的联合信息和能量发射波束成形设计作为一个非凸二次约束二次规划（QCQP）。首先，我们得到的全局最优解，我们制定的QCQP应用所谓的半定松弛（SDR）的优化技术。通过SDR示出，I型ID接收器不需要专用能量束来实现最佳解决方案;而对于II型ID接收器，采用不超过一个能量束是最佳的。接下来，我们建立了一个新的形式的著名的上行链路-下行链路的对偶开发替代算法，以获得相同的SDR的最优解。
2014-07-15 cs.IT math.IT
Towards Energy Neutrality in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks: A Case for Distributed Compressive Sensing?
本文主张使用新兴的分布式压缩感知（DCS）范例，以部署能量收集（EH）无线传感器网络（WSN），其实际网络寿命和数据收集速率远远高于最先进的水平。特别是，我们认为EH WSN中有两个基本机制：i）与EH过程相关联的能量多样性，其使得所收集的能量可以在传感器节点之间变化，和ii）与DCS过程相关联的感测多样性使得能量消耗也可以在传感器节点之间变化，危及数据恢复。我们还认为，这样的机制提供了一种手段，以密切匹配的能源需求的能源供应，以解锁能量中立的无线传感器网络，利用EH能力的可能性。一些分析和仿真结果，以说明该方法的潜力。
2013-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Harvesting Devices' Heterogeneous Energy Profiles and QoS Requirements in IoT: WPT-NOMA vs BAC-NOMA
下一代物联网（IoT）呈现出独特的特征，即IoT设备具有不同的能量分布和服务质量（QoS）要求。本文提出了两种能量和频谱高效的传输策略，即无线功率传输辅助非正交多址接入（WPT-NOMA）和反向散射通信辅助NOMA（BAC-NOMA），利用物联网的这一特点，并采用设备之间的频谱和能量合作。此外，针对所提出的WPT-NOMA方案，还考虑了混合连续干扰消除（SIC）的应用，并通过分析结果证明了WPT-NOMA能够避免中断概率错误平层，实现全分集增益。与WPT-NOMA不同，BAC-NOMA存在一个中断概率错误平层，本文应用极值理论分析了该错误平层的渐近行为。此外，BAC-NOMA的独特特征的效果，即，采用一个设备的信号作为另一个设备的载波信号，进行了研究，并揭示了其对分集增益的影响。仿真结果也提供了所提出的策略的性能进行比较，并验证开发的分析结果。
2020-07-27 cs.IT math.IT
Multi-Objective Beamforming for Secure Communication in Systems with Wireless Information and Power Transfer
在本文中，我们研究了在多用户多输入单输出（MISO）下行链路系统中的安全通信的功率分配，同时无线信息和功率传输。接收器在空闲时能够从射频中获取能量。我们提出了一个多目标优化问题的功率分配算法设计，其中包括两个相互冲突的系统目标：总发射功率最小化和能量收集效率最大化。建议的问题制定考虑到系统的保密能力的服务质量（QoS）的要求。我们的设计提倡人工噪声的双重使用，以提供安全的通信和促进有效的能量收集。多目标优化问题是非凸的，并解决了半定规划（SDP）松弛的方法，结果在一个近似的解决方案。揭示了全局最优解的一个充分条件，并检验了近似的精度。为了在计算复杂性和系统性能之间取得平衡，我们提出了两种次优功率分配方案。数值结果不仅证明了所提出的次优方案相比基线计划的优异性能，但也揭示了一个有趣的能量收集效率和总发射功率之间的权衡。
2013-07-29 cs.IT math.IT
