Outage Minimization for a Fading Wireless Link with Energy Harvesting Transmitter and Receiver
本文研究了具有能量收集发射机和接收机的衰落无线链路中最小中断的在线功率控制策略。当发射机或接收机没有足够的能量时，或者当信道处于中断时，发生中断，其中发射机仅具有信道分布信息。在无限电池容量和不重传的情况下，我们证明了基于阈值的功率控制策略是最优的。因此，我们提出了不相交/联合阈值为基础的政策，并没有电池状态之间的发射机和接收机共享，分别。我们还分析了实际的接收机检测和处理的中断性能的影响。当考虑重传时，采用线性功率电平的策略来调整每次重传的功率阈值。在电池容量有限的情况下，建立了一个三维有限状态马尔可夫链模型来计算所提出策略的最优参数和相应的性能。发射机和接收机之间的能量到达相关性解决有限和无限电池的情况下。数值结果表明，电池容量，能量到达相关性和检测成本的中断性能的建议政策，以及中断概率和平均传输时间之间的权衡的影响。
2015-03-14 cs.IT math.IT
Robust Max-Min Fairness Energy Harvesting in Secure MISO Cognitive Radio With SWIPT
研究了一种多输入单输出的认知无线电下行链路网络，该网络同时进行无线信息和功率传输。在该网络中，次级用户与多个主用户和多个能量收集接收器共存。为了保证安全通信和能量收集，研究了不完全信道状态信息下鲁棒安全人工噪声辅助波束形成和功率分配设计问题。具体地说，最大-最小公平能量收集问题下制定的有界信道状态信息误差模型。提出了一种基于${\cal S}\text{-Procedure} $的一维搜索算法。结果表明，最佳的鲁棒安全波束形成可以实现。阐明了在最大-最小公平性准则下二级用户接收机的保密率与能量收集接收机收集的能量之间的权衡。
2016-02-26 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
Jointly Broadcasting Data and Power with Quality of Service Guarantees
在这项工作中，我们考虑的情况下，能量收集无线电设备发送信息到多个接收器，同时为他们供电。除了收集输入射频（RF）能量之外，接收器还从其环境（例如，太阳能）}。该通信框架由具有能量收集发射器和接收器的衰落高斯广播信道（GBC）捕获。为了在接收机之间的数据接收中确保{一些服务质量（QoS）}，我们对数据传输施加\textit{minimum-rate}要求。对于设置在适当的位置，我们的特点是在联合传输的信息和功率的QoS保证的基本限制，为三个主要的接收机结构，即\textit{ideal}，\textit{time-switching}和\textit{power-splitting}。我们表明，时间切换接收器可以{切换}之间的{信息接收模式}和{能量收集模式}，\textit{without}的发射机的知识相同和\textit{without}任何额外的\textit{rate loss}。我们还证明，对于相同的功率传输量，平均而言，功率分配接收器支持更高的数据率相比，时间切换接收器。
2016-12-13 cs.IT math.IT
Protocol Design for Irregular Repetition Slotted ALOHA With Energy Harvesting to Maintain Information Freshness
本文针对能量采集物联网中IRSA协议因能量短缺导致传输失败的问题，提出接收器侧失败识别方法并优化度分布，使信息新鲜度接近无限能量系统。
2025-01-02 cs.IT math.IT
Optimal Power Splitting for Simultaneous Information Detection and Energy Harvesting
这封信涉及在点对点通信信道的接收机处的联合信息和能量处理。特别是，多天线功率分配（PS）接收机的可实现的信息速率和收获的能量之间的权衡进行了研究。在这里，速率-能量区域表征是特别感兴趣的，这本质上是一个非凸问题。在这封信中，提出了一个有效的算法，以获得一个近似的解决方案，在多项式时间的问题。该算法主要是基于泰勒近似结合半定松弛（SDR），这是解决的邻域点方法。此外，我们利用高斯随机化过程，以获得一个可行的解决方案，为原来的问题。它示出，通过适当的接收器设计的速率-能量区域可以显着放大相比，现有技术的状态，而在同一时间的接收器硬件成本降低，利用较少数量的能量收集电路。
2017-04-14 cs.IT math.IT
Optimal User Scheduling in Energy Harvesting Wireless Networks
我们考虑一个无线网络，其中多个能量收集发射机以分时方式与公共接收机通信。在每个时隙中，发射机可以收获能量或将其数据发送到接收机。给定一个时间期限，目标是最大化发送端在接收端具有完美和不完美信道状态信息（CSI）的随机能量到达下的和速率。原始的和率最大化（SRM）问题是一个非凸的混合整数非线性规划（MINLP）。为了得到最优调度策略，我们首先将原优化问题归结为一个凸MINLP问题，并使用广义Benders分解算法求解。我们观察到SRM问题导致发射机之间的不公平速率分配，即，靠近接收机的发射机比远离接收机的发射机实现更高的速率。因此，为了诱导发射机之间的公平性，我们考虑最小速率最大化（MRM）问题。对于有界信道估计误差，我们通过求解最坏情况的SRM和MRM问题，得到了一个鲁棒的调度策略。最后，我们比较了建议的政策与近视的政策在文献中研究，并表明前者优于后者的可实现的利率。
2018-04-28 cs.IT math.IT
Can Feedback Increase the Capacity of the Energy Harvesting Channel?
我们调查反馈是否可以增加能量收集通信信道的容量，其中由外源能量到达过程供电并配备有限电池的发射器通过无记忆信道与接收器通信。对于一个简单的特殊情况下，能量到达过程是确定性的和信道是BEC，我们明确计算的前馈和反馈的能力，并表明，反馈可以严格增加该信道的容量。在这个例子的基础上，我们还表明，反馈可以增加的能力时，能源抵达是独立同分布。在发送器和接收器处非因果地已知。
2015-06-05 cs.IT math.IT
On the Capacity of SWIPT Systems with a Nonlinear Energy Harvesting Circuit
在本文中，我们研究信息理论的限制，同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统采用一个实用的非线性射频（RF）能量收集（EH）接收机。特别是，我们考虑一个三节点系统与一个发射机，广播一个共同的信号分离的信息解码（ID）和EH接收器。由于EH接收器电路的非线性，无线功率传输的效率显著地取决于发射信号的波形。在本文中，我们的目标是回答以下基本问题：什么是最佳的输入分布的发射波形，最大化的ID接收器的速率为一个给定的所需的收获功率在EH接收器？特别是，我们研究了在发射机的平均功率（AP）和峰值功率（PP）的限制和EH的限制下，在EH接收机的加性高斯白噪声（AWGN）受损的SWIPT系统的容量。使用Hermite多项式基地，我们证明了最佳的容量实现的输入分布，最大限度地提高率能区是唯一的和离散的有限数量的质量点。此外，我们还证明了当EH约束是有效的连续零均值高斯时，对于没有PP约束的同一问题，最优输入分布是离散的，否则。我们的数值计算结果表明，速率能量区域扩大了一个更大的PP约束和所考虑的SWIPT系统的速率损失相比，没有EH接收器的AWGN信道，通过增加AP预算减少。
2017-11-03 cs.IT math.IT
Wireless Communication System with RF-based Energy Harvesting: From Information Theory to Green System
从周围环境中获取能量是一种新的解决方案，可以将电子设备从电线或有限寿命电池中解放出来，这可能在传感器网络和体域网中找到非常重要的应用。本文主要研究了基于射频能量收集的无线通信系统中，主节点既是子节点的信息源，又是子节点的能量源，而子节点只向主节点发送信息的基本限制。三种典型结构：考虑了最优接收机、正交接收机和功率分配接收机，从系统级的角度联合研究了在主节点处唯一的外部电源约束下两个节点之间的双向信息传输。我们明确地描述了可实现的容量率区域，并讨论了子节点的信号处理功耗的影响。利用条件容量函数，推导出最节能状态下的最优传输策略，即在可达容量-速率区域的边界点处。仿真结果证实了采用最佳传输策略和最佳接收机结构的实质性收益。最后给出了一个典型的应用实例，说明了该方法在最小化绿色系统所需发射功率方面的应用.
2014-11-22 cs.IT math.IT
A Stochastic Geometry Analysis of Large-scale Cooperative Wireless Networks Powered by Energy Harvesting
能量收集是一种实现绿色、可持续和自主无线网络的技术。在本文中，考虑了一个大规模的无线网络与能量收集发射机，其中一组发射机形成一个集群，以合作服务于一个期望的接收机中的干扰和噪声。为了表征链路级的性能，封闭形式的表达式推导出在接收器的传输成功概率的关键参数，如节点密度，能量收集参数，信道参数，和集群大小，对于一个给定的集群几何形状。分析进一步扩展到表征网络级的性能指标，捕获链路质量和接收器的分数之间的权衡服务。数值模拟验证了分析模型的准确性。提供了一些有用的见解。例如，虽然更多的合作有助于提高链路级性能，但网络级性能可能会随着群集大小而降低。数值结果表明，较小的集群大小（通常为3或更小）优化了网络级性能。此外，可以利用相对小的能量缓冲来提取实质性性能。此外，在足够密集的网络中，具有大的能量缓冲器的效用随着能量收集率以及集群大小而增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Practical Non-Linear Energy Harvesting Model and Resource Allocation in SWIPT Systems
同时无线信息和功率传输（SWIPT）是实现长寿命和自我可持续的无线网络的有前途的解决方案。在这篇论文中，我们提出了一个实用的非线性能量收集（EH）模型，并设计了SWIPT系统的资源分配算法。特别地，算法设计被公式化为非凸优化问题，用于在EH接收器处的总收获功率的最大化，该EH接收器受到信息解码（ID）接收器的服务质量（QoS）约束。为了避免问题的非凸性，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。此外，我们设计了一个计算效率高的迭代资源分配算法，以获得全局最优解。数值结果表明，显着的性能增益的平均总收获功率的建议的非线性EH接收机模型相比，传统的线性模型。
2016-02-02 cs.IT math.IT
A Novel Mode Switching Scheme Utilizing Random Beamforming for Opportunistic Energy Harvesting
由于无线电信号同时携带能量和信息，因此关于同时无线信息和功率传输（SWIPT）的统一研究最近引起了人们对实现无线供电通信网络的极大关注。在本文中，我们研究了一个多输入单输出（MISO）多播SWIPT网络与一个多天线发射机发送共同的信息，多个单天线接收器同时随着机会主义的无线能量收集在每个接收器。从实际考虑，我们假设信道状态信息（CSI）仅在每个相应的接收机处是已知的，但在发射机处是不可用的。我们提出了一种新的接收机模式切换SWIPT方案的基础上的一个新的应用程序的传统的随机波束成形技术在多天线发射机，它产生人工信道衰落，使更有效的能量收集在每个接收机时，接收功率超过一定的阈值。对于所提出的方案，我们调查可实现的信息速率，收获的平均功率和/或停电概率，以及它们在AWGN和准静态衰落信道的各种权衡。与没有随机发射波束成形的周期性接收器模式切换的参考方案相比，当所收获的能量目标足够大时，所提出的方案被示出能够实现更好的速率-能量权衡。特别是，它揭示了采用一个单一的随机波束的建议计划是渐近最佳的发射功率增加到无穷大，也表现出最好的有限发射功率的高收获的能量制度的最实际的利益，从而导致一个有吸引力的低复杂度的实现。最后，我们比较了所提出的方案与不同的随机波束设计的速率-能量性能。
2014-07-21 cs.IT math.IT
Information and Power Transfer by Energy Harvesting Transmitters over a Fading Multiple Access Channel with Minimum Rate Constraints
研究了在加性高斯噪声环境下衰落多址信道中的无线信息和功率同步传输问题。发射器以及接收器从环境源获取能量。我们假设发射机有两类数据要发送，即延迟敏感和延迟容忍数据。每个发射机以某个最小速率发送延迟敏感数据，而与信道条件（衰落状态）无关。此外，如果信道条件良好，则发送延迟容忍数据。{除了数据，发射器还传输功率，以帮助接收器满足其能量需求。}在这种情况下，我们表征的\textit{minimum-rate capacity region}，它提供了基本的限制，同时传输信息和功率的最低速率保证。由于现有技术的限制，这些限制在实践中可能无法实现。在文献中提出的用于SWIPT的实际接收机结构中，两种流行的架构是\textit{time switching}和\textit{power splitting}接收机。对于这些架构中的每一个，我们推导出最小速率的容量区域。我们表明，功率分配接收器，虽然更复杂，提供了一个更大的容量区域。
2016-12-13 cs.IT math.IT
Practical Non-linear Energy Harvesting Model and Resource Allocation for SWIPT Systems
在这封信中，我们提出了一个实用的非线性能量收集模型，并设计了一个资源分配算法的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。该算法设计被公式化为非凸优化问题，用于在能量收集接收器处的总收集功率的最大化，该能量收集接收器受到在多个信息接收器处的最小所需信号与干扰加噪声比（SINR）。我们考虑的非凸目标函数从比率之和的形式转换成一个等价的目标函数在减法形式，这使得一个有效的迭代资源分配算法的推导。在每次迭代中，一个秩约束半定规划（SDP）的最优解的SDP松弛。数值结果揭示了一个实质性的性能增益，可以实现，如果资源分配设计是基于所提出的非线性能量收集模型，而不是传统的线性模型。
2015-09-09 cs.IT math.IT
Online Power Allocation at Energy Harvesting Transmitter for Multiple Receivers with and without Individual Rate Constraints for OMA and NOMA Transmissions
在本文中，我们提出了一个在线的功率分配方案，以最大化的时间平均和速率的多个下行链路接收机与能量收集发射机。发射机采用非正交多址（NOMA）和/或正交多址（OMA）来向多个用户发送数据。此外，我们考虑的情况下，每个单独的用户有一个服务质量约束其所需的瞬时速率。利用李雅普诺夫优化技术，得到了在给定时隙内，不同用户的总发射功率和功率分配的决策。所提出的方案不需要任何信道状态和收获能量的统计信息。所提出的功率分配方案需要基于小复杂度的功率分配决策。因此，所提出的方案可以提供实时的的解决方案，并且更适合于系统状态参数（例如，信道状态、收获的能量等）快速变化的在线功率分配问题。所提出的方案的性能与仿真结果的帮助下证明。
2019-11-20 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Energy-Harvesting Hybrid VLC/RF Networks with Random Receiver Orientation
本文针对室内混合VLC/RF两跳下行场景，优化DC偏置与传输时间分配以最大化数据速率，还分析了接收机随机朝向的影响并推导速率闭式表达式，验证了联合优化的性能增益。
2024-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Joint Energy-Bandwidth Allocation with Energy Harvesting - Part I: Optimum Algorithm & Multiple Point-to-Point Channels
在本文中，我们开发了最佳的能量带宽分配算法在衰落信道中的多个能量收集发射机，每个可以通过正交信道与多个接收机进行通信。我们首先假设对于$K$时隙{\em先验}，信道状态和能量收集状态的边信息是已知的，并且每个时隙中的电池容量和最大传输功率是有界的。目标是通过为每个时隙中的每个发射机分配发射功率和带宽来最大化所有发射机在$K$时隙上的加权和速率。该问题被公式化为具有${\cal O}(MK)$约束的凸优化问题，其中$M$是接收器的数量，使得难以用通用凸求解器来求解。提出了一种迭代算法，在每次迭代中交替求解两个子问题。文中还给出了算法的收敛性和最优性。然后，我们考虑的特殊情况下，每个发射机只与一个接收机通信，其目标是最大化的总吞吐量。我们开发了有效的算法来解决这两个子问题和最佳的能量带宽分配可以得到一个整体的复杂性${\cal O}(MK^2)$。此外，还提出了一种启发式算法的能量带宽分配的因果信息的信道和能量收集状态的基础上。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Geometric projection-based switching policy for multiple energy harvesting transmitters
发射机切换可以向具有多个能量收集发射机的通信系统提供弹性和鲁棒性。然而，过多的发射机切换将带来沉重的控制开销。针对具有多个能量收集发射机和一个接收机的通信系统，提出了一种基于几何投影的发射机切换策略，该策略可以减少切换次数.结果表明，所提出的发射机切换策略优于几个启发式的。
2014-05-19 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
Optimal Harvest-or-Transmit Strategy for Energy Harvesting Underlay Cognitive Radio Network
考虑了一种具有能量收集的认知无线电网络，该网络以时隙方式工作。主用户（PU）在每个时隙中以恒定的功率发送，而次用户（SU）从主用户的发送中获取能量或发送其数据。我们提出了一个最佳的离线收获或发送策略，在每个时隙中，SU决定是否收获能量或发送其数据限制在主接收机的干扰。我们的目标是在能量因果关系和干扰约束下最大化SU的可实现速率。将优化问题转化为一个混合整数非线性规划问题，并利用广义Benders分解算法求解最优的收获或传输策略。通过仿真，分析了各种系统参数和主接收端干扰约束对最优策略的影响。
2018-05-05 cs.IT math.IT
Optimal Policies for Wireless Networks with Energy Harvesting Transmitters and Receivers: Effects of Decoding Costs
我们考虑能量收集通信系统中的解码成本的影响。在我们的设置中，除了发射器之外，接收器仅依赖于从自然界中收集的能量，并且需要花费一些能量来解码其预期的数据包。我们将解码能量建模为传入数据速率的递增凸函数。在这种设置中，除了发射机处的传统能量因果关系约束之外，我们还在接收机处具有解码因果关系约束，其中接收机用于解码所花费的能量不能超过其收获的能量。我们首先考虑点到点的单用户问题的目标是最大限度地提高总吞吐量由一个给定的最后期限受到能源和解码因果关系的约束。我们表明，在接收机的解码成本可以表示为广义的数据到达发射机，从而将所有的系统约束的发射机侧。然后，我们考虑几个多用户设置。我们从一个两跳网络的中继和目的地有解码成本，并表明，可分离的政策，其中发射机的吞吐量最大化，无论中继的传输能量配置文件，是最佳的。接下来，我们考虑多址接入信道（MAC）和广播信道（BC）的发射机和接收机从自然界中收获能量，并表征最大离开区域。在所有考虑多用户设置，我们分解成内部和外部问题的问题。我们利用特定模型的结构来解决内部问题，并通过注水算法来解决外部问题。
2015-09-15 cs.IT cs.NI math.IT
Power Allocation and Transmitter Switching for Broadcasting with Multiple Energy Harvesting Transmitters
随着电池技术的进步，能量收集通信系统近年来引起了极大的研究关注。然而，还没有考虑具有多个发射器和多个接收器的能量收集通信系统。本文研究了具有多个能量收集发射机和多个接收机的通信系统中的广播问题。首先，将发射机视为“孔发射机”[1]，得到最优总发射功率，并将[2]中的最优功率分配策略扩展到我们的系统设置中，目标是最小化传输完成时间。然后，一个更简单的功率分配策略，以分配最佳的总发射功率的数据传输。由于发射机切换可以为能量收集通信系统提供灵活性和鲁棒性，特别是当发射机损坏或由发射机收集的能量不足时，因此进一步开发了发射机切换策略以在必要时选择合适的发射机工作。结果表明，所提出的功率分配策略的性能接近最优的，并优于一些启发式的传输完成时间。此外，所提出的发射机切换策略优于一些启发式的开关的数量。
2014-06-01 cs.IT math.IT
On Optimal Offline Time Sharing Policy for Energy Harvesting Underlay Cognitive Radio
RF能量收集可以用于为通信设备供电，使得可以确保这样的设备的永久操作。我们考虑一个RF能量收集的认知无线电系统工作在时隙的方式。主用户（PU）配备有可靠的电源，并且在所有时隙中以恒定的功率进行传输。然而，次用户（SU）从主用户的传输中获取能量，并且同时传输其自己的数据，使得主接收机（PR）处的干扰保持在可接受的阈值以下。在次级发射机（ST）处，每个时隙被划分为两个阶段：能量收集（EH）阶段和信息传输（IT）阶段。将在主接收机保护准则下最大化可达到的副和速率的问题表示为凸优化问题，得到了EH和IT相位之间的最优分时分配和离线设置下的最优副发射功率。最佳离线方案，然后比较与在线近视的政策，其中EH和IT阶段之间的最佳分时，和最佳的二次发射功率的基础上获得的瞬时信道增益。
2016-05-01 cs.IT math.IT
Energy Management for Energy Harvesting Wireless Sensors with Adaptive Retransmission
本文分析了两个能量收集无线传感器节点之间的通信。节点采用自动重传请求和前向纠错机制进行差错控制。可用能量的随机性质和所收获能量的到达可能引起信号采样和解码操作的中断。我们提出了一种选择性的采样方案，其中发送的数据包的长度被采样取决于在接收器的可用能量。接收器在数据包的完整样本可用时执行解码。选择性采样信息比特被搭载在自动重复请求消息上以供发射机使用。这样，接收器节点更有效地管理其能量使用。此外，我们提出了部分可观测马尔可夫决策过程公式，它最大限度地减少了长期平均成对错误概率和优化发射功率。针对重传问题，提出了适合于选择性采样和信道状态信息的最优和次优功率分配策略。在电池容量有限和功率分配策略不变的情况下，推导了平均丢包率的解析表达式。数值仿真结果表明，与传统的方案相比，所提出的方案与功率分配策略的性能增益。
2017-10-25 cs.IT math.IT
Energy-Throughput Tradeoff in Sustainable Cloud-RAN with Energy Harvesting
在本文中，我们研究联合波束成形的能量吞吐量权衡在一个可持续的云无线电接入网络系统，其中多个基站（BS）由独立的可再生能源供电将协同传输无线信息和能量的数据接收器和能量接收器同时。为了在有限的时间范围内获得最佳的联合波束成形设计，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高数据接收器的吞吐量，同时保证足够的RF充电能量的能量接收器。虽然这类问题是非凸的，但它可以松弛成凸的形式，并以松弛问题的最优值为上界。我们进一步证明了上界的紧密性，通过显示放松的问题的最优解是秩一。在此基础上，提出了一种有效的在线算法。最后，进行了大量的仿真，以验证所提出的联合波束形成策略的优越性，其他波束形成设计。
2017-05-08 cs.IT cs.NI math.IT
Energy Harvesting in Secure MIMO Systems
无线通信系统中的能量收集问题近年来引起了人们的广泛关注。在本文中，我们集中在重要的保密多输入多输出（MIMO）系统中的能量收集最大化（EHM）的研究，很少有人做，由于其复杂性。特别地，本文研究了MIMO窃听信道中的资源分配策略，其中我们试图最大化由一个或多个多天线能量接收器（ER）（潜在窃听者）收集的能量，同时保证多天线信息接收器（IR）的安全通信。两种类型的IR，有和没有从能量信号中消除干扰的能力，考虑。在单能量接收器的情况下，我们考虑了EHM的传输信息和能量协方差的联合设计。这两类IR的优化问题都是非凸的，并且看起来是困难的。为了避免这些问题，提出了一阶泰勒近似和序列凸优化方法相结合的方法。然后，我们扩展我们的注意力的情况下，多个ER，人工噪声（AN）辅助加权和能量收获最大化（WS-EHM）的问题被认为是。除了解决EHM问题所采用的方法外，还提出了一种交替进行的算法来处理该问题。特别是，我们首先执行一个明智的转换的WS-EHM问题。然后，提出了一种基于对数障碍法和梯度投影的块高斯-赛德尔（GS）算法，通过交替求解凸问题来获得重构问题的最优解.此外，所得到的块GS方法被证明收敛到原始WS-EHM问题的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）点。
2016-01-14 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Fairness in AN-aided Secure MU-MIMO SWIPT Systems with Cooperative Jammer
本文研究了一种多用户多输入多输出保密同步无线信息和功率传输（SWIPT）信道，该信道由一个发射机、一个协作干扰机（CJ）、多个能量接收机（潜在窃听者，ER）和多个共址接收机（CR）组成。我们利用人工噪声（AN）生成的双重性来促进有效的无线能量传输和安全传输。我们的目标是最大限度地提高最小收获的能量之间的ER和CR的保密率约束为每个CR和总发射功率约束。通过引入范数有界信道不确定性模型，提出了一种基于序贯参数凸逼近的迭代算法来寻找近似最优解。最后，仿真结果验证了该算法的性能优于传统的AN辅助方案和CJ辅助方案。
2018-02-01 cs.IT math.IT
Conditional Capacity and Transmit Signal Design for SWIPT Systems with Multiple Nonlinear Energy Harvesting Receivers
我们研究了采用非线性射频（RF）能量收集（EH）接收器（RXS）的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统的信息理论极限。特别地，我们考虑具有向信息解码（ID）Rx和多个EH Rx广播公共信号的一个发射机的SWIPT系统。由于EH Rx电路的非线性，无线功率传输的效率取决于传输信号的波形。我们的目标是回答以下基本问题：以在EH Rx处收获的各个最小所需直流（DC）功率为条件，使ID Rx处的信息传送率最大化的发射信号波形的最佳输入分布是什么？具体而言，我们研究了条件容量问题的SWIPT系统受损的加性高斯白噪声的平均功率（AP）和峰值功率（PP）的限制，在发射机和非线性EH约束的EH Rx。为此，我们开发了一种新的非线性EH模型，该模型通过考虑整流二极管的反向击穿电流来捕获所收获的DC功率的饱和。我们推导出一种新的半封闭形式的表达收获的直流功率，简化为封闭形式的低输入RF功率。推导出的解析表达式示出密切匹配的电路仿真结果。我们解决了条件容量问题的实和复值信令，并证明了最佳的输入分布，最大限度地提高率能量（R-E）区域是唯一的和离散的有限数量的质量点。此外，我们表明，由于高输入RF功率下收获的DC功率的饱和，R-E区域的边界在高PP约束下饱和。此外，我们设计了一个次优的输入分布，其R-E权衡性能接近最优。
2019-12-02 cs.IT math.IT
A Diplexer-Based Receiver for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
同时无线信息和功率传输（SWIPT）是一个有吸引力的研究领域，因为信息和能量可以同时传递到无线设备。在本文中，我们提出了一个双工器为基础的接收机架构，可以同时利用倍频和混频器后的基带信号。基带信号用于信息解码，倍频信号被转换为直流电用于能量收集。我们分析了接收机中的信号，发现收获的能量的功率等于解码的信息的功率。因此，双工器可以用作功率分配因子为0.5的功率分配器。具体来说，我们考虑一个多用户多输入单输出（MISO）系统，其中每个用户都配备了新提出的接收机。该问题被制定为一个优化问题，最大限度地减少总发射功率的每个用户的服务质量和能量收集需求的一些约束。我们表明，这样制定的问题是一个非凸二次约束二次规划（QCQP），它可以解决半定松弛。
2016-03-21 cs.IT math.IT
Secure Energy Efficiency Optimization for MISO Cognitive Radio Network with Energy Harvesting
研究了多输入单输出（MISO）认知无线电（CR）网络中的安全能量效率（SEE）优化问题。具体地，在主接收器（PU-Rx）存在的情况下，多天线辅发射器（SU-Tx）同时分别向辅接收器（SU-Rx）和能量接收器（ER）发送安全信息和能量。假设SU-Rx、ER和PU-Rx各自配备有单个天线。此外，SU-Tx应满足对PU-Rx的最大干扰泄漏和ER处的最小收获能量的约束。在这个CR网络中，我们考虑的传输协方差矩阵的设计与完美的信道状态信息（CSI）在SU-Tx的假设。此外，由于无线传输的广播性质，假设ER是潜在的被动窃听者。另一方面，我们考虑最坏的情况下，ER的能量收集的要求，只有当它只执行能量收集没有拦截或窃听的信息打算为SU-Rx的满足。我们将此发射协方差矩阵设计公式化为SEE最大化问题，由于目标函数为非线性分式，因此SEE最大化问题是一个非凸问题。为了实现这个非凸问题的解决方案，我们利用非线性分式规划和凹（DC）函数的方法来重新制定成一个易于处理的形式。基于这些技术和Dinkelbach的方法，我们提出了迭代算法来确定原来的SEE最大化问题的解决方案。数值仿真结果证明了所提出的发射协方差矩阵设计的性能和所提出的算法的收敛性。
2017-09-21 cs.IT math.IT
Optimal Energy Allocation for Kalman Filtering over Packet Dropping Links with Imperfect Acknowledgments and Energy Harvesting Constraints
针对线性随机动力系统的远程状态估计问题，提出了一种基于能量收集技术的传感器最优传输能量分配的设计方法。在这个框架中，传感器测量值作为系统状态的噪声版本通过分组丢弃通信信道发送到接收器。信道的丢包率既取决于传感器的传输能量，也取决于时变无线衰落信道增益。传感器可以访问能量收集源，与具有固定能量存储的传统电池相比，该能量收集源是一种持久但不可靠的能量源。接收机执行最佳状态估计与随机丢包，以最小化估计误差协方差的基础上接收到的测量。接收器还经由本身是分组丢弃的错误反馈通信信道向传感器发送分组接收应答。我们的目标是在能量收集传感器处设计最优传输能量分配，以最小化接收器的卡尔曼滤波器的预期估计误差协方差的迹线的有限时间范围总和或长期平均值（无限时间范围）。这些问题被制定为马尔可夫决策过程的不完美的状态信息。利用动态规划技术得到了最优输电能量分配策略。利用子模块度的概念，研究了最优传输能量策略的结构。次最优解也进行了讨论，这是远远低于最优解计算密集。数值模拟结果说明了能量分配算法的性能。
2014-02-26 cs.IT math.IT math.OC
Performance Analysis of a Cognitive Radio Network with an Energy Harvesting Secondary Transmitter under Nakagami-m Fading
在本文中，我们考虑了一个覆盖的认知无线电网络，在其中的一个次要的发射机（ST）愿意中继的信息的主要发射机向主要的接收机。作为回报，ST可以接入许可频带以将其自身的信息与主信号叠加发送到辅助接收器。功率受限的ST使用功率分割协议来从其接收到的信号中收获能量以增加其发射功率。我们分析了独立Nakagami-m衰落下的主系统和次系统的性能，推导出相应的中断概率在积分为基础的表达式。此外，考虑到高信噪比，我们得到非常紧密的封闭形式的近似中断概率。此后，通过进一步分析的近似，我们揭示了新的见解的分集阶数和编码增益的两个系统。我们的分析结果进行了验证，通过广泛的蒙特卡罗模拟。
2017-11-27 cs.IT math.IT
Robust AN-Aided Beamforming and Power Splitting Design for Secure MISO Cognitive Radio With SWIPT
研究了一种同时进行无线信息和功率传输的多输入单输出认知无线电下行网络。在该网络中，次级用户与多个主用户和多个能量收集接收器共存。为了保证安全通信和能量收集，研究了不完全信道状态信息（CSI）下鲁棒安全人工噪声辅助波束形成和功率分配设计问题。具体而言，发射功率最小化问题和最大-最小公平能量收集问题，制定了有界CSI误差模型和概率CSI误差模型。这些问题是非凸的，解决起来很有挑战性。针对这些问题，提出了一种一维搜索算法，在有界CSI误差模型下基于${\cal S}\text{-Procedure} $，在概率CSI误差模型下基于Bernstein型不等式.结果表明，最佳的鲁棒安全波束形成下的有界CSI误差模型可以实现，而一个次优波束形成的解决方案下的概率CSI误差模型可以得到。阐明了在最大最小公平性准则下，次用户接收机的保密率与能量收集接收机所收集的能量之间的折衷。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Communicating Using an Energy Harvesting Transmitter: Optimum Policies Under Energy Storage Losses
针对能量收集发射机，研究了具有能量存储损耗的能量收集发射机的短期吞吐量最优功率分配策略。特别地，能量收集发射器配备有电池，该电池损失其存储能量的一部分。单用户，即一个发射机-一个接收机，和广播信道，即，考虑一个发射机-多个接收机设置，最初使用无限容量电池。结果表明，这些模型的最优策略是阈值策略。具体地，当所收集的功率高于上阈值时存储能量，当所收集的功率低于下阈值时取回能量，以及在其间利用所收集的能量进行传输被示出为使加权和速率最大化。据观察，这两个阈值通过电池的存储效率相关，并且在传输过程中不减小。结果，然后扩展到有限的电池容量的情况下，它示出，出现了类似的双阈值结构，但阈值不再是单调的。一个动态的程序，产生一个最佳的在线功率分配，并示出具有类似的双阈值结构。一个更简单的在线政策，提出并观察到执行接近最优的政策。
2012-08-30 cs.IT math.IT
Training-Based SWIPT: Optimal Power Splitting at the Receiver
我们考虑一个点对点系统，同时无线信息和功率传输（SWIPT）在一个块衰落信道。每个传输块由训练阶段和数据传输阶段组成。在训练阶段期间发送导频符号，用于接收机处的信道估计。为了实现SWIPT，接收器采用功率分配设计，使得接收信号的一部分用于信道估计或数据检测，而剩余部分用于能量收集。我们优化设计了训练和数据阶段的功率分配比，以实现最佳的遍历容量性能，同时保持所需的能量收集率。我们的研究结果表明，功率分配接收机可以充分利用接收到的导频和数据信号，以获得最佳的SWIPT性能。
2014-10-18 cs.IT cs.NI math.IT
Dynamic Power Splitting for SWIPT with Nonlinear Energy Harvesting in Ergodic Fading Channel
研究了在各态历经衰落信道中无线信息功率同步传输的动态功率分配问题。考虑到实际能量收集电路的非线性，我们采用了现实的非线性能量收集（EH）模型，而不是理想的线性EH模型。为了刻画最优的速率-能量（RE）权衡，我们考虑了最大化R-E区域的问题，这是非凸的。我们解决了两种不同情况下的信道状态信息（CSI）的这个具有挑战性的问题：（i）当CSI是已知的，只有在接收机（CSIR的情况下）和（ii）当CSI是已知的发射机和接收机（CSI的情况下）。对于这两种情况，我们提出了相应的最优动态功率分配方案。为了解决复杂性问题，我们还提出了次优方案具有低复杂性。比较所提出的计划，现有的计划，我们提供了各种有用的和有趣的见解动态功率分裂的非线性EH。此外，我们将分析扩展到发射机处的部分CSI和所收获的能量最大化的场景。数值结果表明，所提出的计划显着优于现有的计划，所提出的次优计划的工作非常接近最优计划，在一个更低的复杂性。
2018-08-27 cs.IT math.IT
AWGN Channel Capacity of Energy Harvesting Transmitters with a Finite Energy Buffer
我们考虑一个AWGN信道与能量收集源供电的发射机。节点配备有有限能量缓冲器。这样的系统可以被建模为具有在发射机处因果已知的边信息（关于能量缓冲器中的能量）的信道。接收机可以具有或可以不具有边信息。我们证明了马尔可夫能量管理策略足以实现系统的容量，并提供了一个单一的字母表征的能力。容量的计算是昂贵的。因此，我们讨论了一个可实现的方案，是很容易计算。随着缓冲器长度的增加，该可实现速率收敛到无限缓冲器容量。
2013-07-17 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Systems with Continuous Energy and Data Arrivals: the Optimal Offline and a Heuristic Online Algorithms
为了延长通信系统的寿命，能量收集已经被开发为用于通信系统的有效技术。在这项工作中，我们考虑了一个单用户能量收集无线通信系统，其中到达数据和收集的能量曲线建模为连续函数。对于单用户模型，我们的第一个目标是找到一个离线算法，它最大化的数据量，这是由给定的截止日期发送到接收节点。如果存在一个以上的计划，发送最大的数据，我们选择一个最小的利用能量在发射机节点。接下来，我们提出了一个在线算法，这个系统。我们还考虑了一个多跳能量收集无线通信系统在全双工模式，并找到最佳的离线算法，以最大限度地提高吞吐量。
2016-01-22 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer: Architecture Design and Rate-Energy Tradeoff
无线信道上的同时信息和功率传输潜在地为移动用户提供了极大的便利。然而，实际的接收机设计对其硬件实现施加了技术限制，因为用于从无线电信号中收集能量的实际电路还不能直接解码所携带的信息。为了取得理论上的进展，我们提出了一种通用的接收机操作，即动态功率分割（DPS），它分裂的能量收集和信息解码，分别与可调功率比的接收信号。研究了DPS的三种特殊情况，即时间切换（TS）、静态功率分配（SPS）和开关功率分配（OPS）。TS和SPS方案可以被视为OPS的特殊情况。此外，我们提出了两种类型的实用接收器架构，即分离式与集成式信息和能量接收器。集成接收机集成了分离接收机的前端组件，从而实现了更小的形状因子。这两种架构的速率-能量折衷的特征在于所谓的速率-能量（R-E）区域。最优传输策略，以实现不同的速率能量权衡。考虑到接收机电路的功耗，它表明，OPS方案是最佳的两个接收机。对于接收机电路不消耗功率的理想情况，SPS方案对于两个接收机都是最佳的。此外，我们研究了两种类型的接收机的性能下的一个现实的系统设置，采用实际调制。我们的研究结果提供了有用的见解，最佳的实际接收机设计的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。
2013-09-06 cs.IT math.IT
Utility based Joint Uplink Downlink Optimization Energy Harvesting enabled Hybrid RF/VLC system
混合射频/可见光通信（RF/VLC）系统已被认为是提高数据率的有效手段。迄今为止，对数据率的研究仅限于下行链路通信。在这封信中，我们研究的最大化的总数据率，其中还涉及上行链路数据率。仿真结果验证了算法的收敛性。
2018-12-08 cs.IT math.IT
Multiuser Joint Energy-Bandwidth Allocation with Energy Harvesting - Part II: Multiple Broadcast Channels & Proportional Fairness
在本文中，我们考虑的能量带宽分配的网络与多个广播信道，其中的发射机接入网络正交分配的频带上，每个发射机与多个接收机进行通信正交或非正交。我们假设可以为$K$时隙{ \em先验}预测每个发射机的能量收集状态和信道增益。为了最大化加权吞吐量，我们制定了$O(MK)$约束的优化问题，其中$M$是接收机的数量，并将其分解为能量和带宽分配子问题。为了使用[1]中提出的迭代算法来解决这个问题，我们提出了有效的算法来解决这两个子问题，使得即使当广播信道是非正交的时，问题是非凸的，也可以以${\cal O}(MK^2)$的总复杂度获得最优的能量-带宽分配。对于正交广播信道，我们进一步制定了比例公平（PF）吞吐量最大化问题，并推导出等价条件，使最优解可以通过求解加权吞吐量最大化问题。此外，算法来获得适当的权重。仿真结果表明，该算法能有效利用能量和可用带宽，并取得了明显优于启发式能量和带宽分配策略的性能.此外，可以看出，利用能量收集发射机，非正交广播提供了优于正交广播的有限增益。
2014-10-10 cs.IT math.IT
Simultaneous Information and Energy Transfer: A Two-User MISO Interference Channel Case
本文研究了两用户多输入单输出干扰信道的和速率最大化问题，其中接收机可以从发射机发送的无线电信号中吸收能量。我们首先研究了一个理想的情况下，两个接收器可以同时解码的信息信号和收获能量的最佳传输策略。然后，考虑到目前的电路技术的局限性，我们提出了两个实用的方案，基于TDMA，其中，在每个时隙，接收机要么工作在能量收集模式或信息检测模式。分别研究了两种方案的最优传输策略。仿真结果表明，这三种方案表现出有趣的折衷之间的可实现的和速率和能量收集的要求，并不占主导地位的最大可实现的和速率。
2013-01-27 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
Toward Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting
在这项工作中，我们研究了自主操作的可重构智能表面（RIS）使用无线能量收集信息信号的潜力。为此，我们首先确定了主要的RIS功耗组件，并介绍了一个合适的功耗模型。随后，我们介绍了一种新的RIS功率分配架构，可以同时进行能量收集和波束控制。具体地，RIS单位单元（UC）的子集用于波束控制，而其余的RIS单位单元吸收能量。对于子集分配，我们提出了两个优化问题的解决方案获得的政策。第一个问题的目的是在不违反RIS的能量收集需求的情况下，最大限度地提高接收机的信噪比（SNR）。此外，第二个问题的目标是最大化RIS收获功率，同时确保接收器处的可接受SNR。我们证明，在特定的传播条件下，一些建议的政策提供的两个问题的最优解。此外，我们报告的数值结果，揭示了效率的政策方面的最佳和非常高的复杂性蛮力设计方法。最后，通过用户跟踪的案例研究，我们展示了RIS的功耗需求可以通过从信息信号中获取能量来保证。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
On Distributed Power Control for Uncoordinated Dual Energy Harvesting Links: Performance Bounds and Near-Optimal Policies
在本文中，我们考虑能量收集发射器和接收器之间的点对点链路，其中节点都不具有关于另一节点处的电池状态或能量可用性的信息。我们考虑一个模型，其中数据仅在两个节点都处于活动状态的插槽中成功交付。当一个节点开启而另一个节点处于睡眠方式时，就会发生能量损失。在每个时隙中，基于其自身的能量可用性，发射器和接收器需要独立地决定是否开启，目的是最大化长期时间平均吞吐量。我们提出了一个上限的吞吐量通过分析一个天才辅助系统，具有非因果知识的能量到达两个节点。接下来，我们提出了一个在线的政策，偶尔需要一个比特的反馈，其吞吐量是在一个比特的上限，渐近电池的大小。为了进一步减少所需的反馈，我们提出了一个时间膨胀版本的在线政策。当时间膨胀变大时，该策略不需要任何反馈，并且在电池大小上渐近地达到上限。受此启发，我们还提出了一个接近最优的完全不协调的政策。我们使用蒙特卡罗模拟来验证我们的理论结果，并说明所提出的政策的性能。
2017-06-14 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer: A Dynamic Power Splitting Approach
从环境无线电信号中清除能量，即无线能量收集（WEH），最近引起了极大的关注。在本文中，我们考虑了一个点到点的无线链路在平坦衰落信道，其中接收器通过WEH从发送器发送的信号中获取能量。我们考虑一个SISO（单输入单输出）系统，其中单天线接收机不能独立地从接收到的相同信号中解码信息和收获能量。在这种实际约束下，我们提出了一种动态功率分配（DPS）方案，其中接收到的信号被分成两个流，具有可调的功率电平，分别用于信息解码和能量收集的基础上的瞬时信道条件，假设是已知的接收机。我们推导出最佳的功率分配规则在接收器，以实现各种权衡之间的最大遍历容量的信息传输和最大平均收获能量的功率传输。此外，当信道状态信息也是已知的情况下，在发射机，我们研究了发射机功率控制和接收机功率分配的联合优化。最后，我们将DPS的结果扩展到SIMO（单输入多输出）系统，并研究了一种称为天线切换的低复杂度功率分配方案。
2013-06-30 cs.IT math.IT
Multi-Objective Beamforming for Energy-Efficient SWIPT Systems
本文研究了能量高效的无线信息与功率同步传输（SWIPT）系统的资源分配算法设计。所考虑的系统包括发射器、信息接收器和配备有多个天线的多个能量收集接收器。我们提出了一个多目标优化框架来研究信息传输的能量效率最大化和无线功率传输效率最大化之间的权衡。所提出的问题制定考虑到每个天线电路的功率消耗的发射机和不完善的信道状态信息的能量收集接收机。将所采用的非凸多目标优化问题转化为等价的秩约束半定规划（SDP），并利用SDP松弛法进行优化求解。数值结果揭示了一个有趣的权衡考虑冲突的系统设计目标，并揭示了多个发射天线的好处，提高系统的能源效率。
2015-09-20 cs.IT math.IT
Optimization of Energy Harvesting MISO Communication System with Feedback
当发射机（TX）和接收机（RX）都具有能量收集（EH）能力时，考虑点对点（P2P）多输入单输出（MISO）通信系统的优化问题. RX感兴趣的是将信道状态信息（CSI）反馈回TX以帮助提高传输速率。目标是在最后期限之前最大化吞吐量，这受到TX和RX处的EH约束。考虑的吞吐量度量是具有波束成形和有限反馈的MISO信道的遍历速率的上界。反馈比特分配和传输策略，最大限度地提高遍历速率的上限。从优化理论的工具被用来简化制定的优化问题。修改后的问题得到的最优策略优于天真的计划，其中没有智能管理的能量进行。
2015-01-08 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization for Secure Transmission in MISO Cognitive Radio Network with Energy Harvesting
在本文中，我们研究了不同的保密能量效率（SEE）优化问题的多输入单输出的认知无线电（CR）网络中存在的能量收集接收机。特别是，这些能源效率的设计开发与不同的假设信道状态信息（CSI）在发射机，即完美的CSI，统计CSI和不完美的CSI与有界信道不确定性。特别地，这里的首要目标是设计一种波束成形技术，该技术最大化SEE，同时满足与发射器和接收器之间的干扰和收获能量相关的所有相关约束。我们表明，原来的问题是非凸的，他们的解决方案是棘手的。通过使用一些技术，如非线性分式规划和凹（DC）函数的差异，我们重新制定原来的问题，使他们易于处理。然后，我们结合这些技术与Dinkelbach的算法，得到迭代算法，以确定相关的波束形成向量，导致SEE最大化。在此基础上，利用半定松弛、非线性分式规划和S-过程将原问题映射为一系列半定规划，研究了椭球有界信道不确定性下的鲁棒设计问题。此外，我们表明，最大的SEE可以通过在一维空间中的搜索算法来实现。数值结果，与文献中现有的技术相比，所提出的设计SEE最大化的有效性。
2019-08-30 cs.IT math.IT
A General Framework for the Optimization of Energy Harvesting Communication Systems with Battery Imperfections
能量收集已经成为一种强大的技术，用于补充当前电池供电的通信系统，以延长其寿命。在本文中，一个通用的框架介绍了优化的通信系统中，发射机能够收获能量从它的环境。假设能量到达过程是已知的非因果关系在发射机，结构的最佳传输方案，它最大限度地提高了发送的数据量由一个给定的最后期限，被确定。我们的框架包括具有连续能量到达以及电池约束的模型。进一步研究了存在能量泄漏的蓄电池，给出了泄漏率恒定时的最优传输方案。
2012-03-13 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Large IRS-Assisted SWIPT Systems with Non-linear Energy Harvesting Model
在本文中，我们研究资源分配算法设计的大型智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）系统。为此，我们采用了基于物理的IRS模型，与传统的IRS模型不同，它考虑了入射电磁波的入射角和反射角对反射信号的影响。为了便于高效的资源分配设计大型IRS，我们采用了一个可扩展的优化框架，IRS被划分为几个瓦片和相移元素的每个瓦片联合设计，以实现不同的传输模式。然后，考虑到非线性能量收集接收器和信息解码接收器两者的服务质量要求，联合优化基站（BS）处的波束成形向量和IRS的瓦片的传输模式选择以最小化BS发射功率。为了处理由此产生的非凸优化问题，我们采用惩罚为基础的方法，逐次凸逼近，和半定松弛开发一个计算效率高的算法，渐近收敛到所考虑的问题的局部最优解。我们的仿真结果表明，该方案相比，两个基线方案，使相当大的功率节省。此外，我们的研究结果也表明，所提倡的基于物理的模型和可扩展的优化框架，大型IRS，使我们能够达到系统性能和计算复杂性之间的平衡，这是实现大型IRS辅助通信系统的关键。
2020-10-02 cs.IT math.IT
Training Optimization for Energy Harvesting Communication Systems
能量收集（EH）最近成为解决无线传感器网络生命周期挑战的有效方法，因为它可以从环境中持续收集能量。不幸的是，在EH通信系统中保证令人满意的短期性能是具有挑战性的，因为所收集的能量是零星的。在本文中，我们考虑EH通信系统中的信道训练优化问题，即，如何获得准确的信道状态信息以提高通信性能。与传统通信系统相比，EH通信系统中训练功率和训练周期的优化是一个耦合问题，这使得这种优化非常具有挑战性。我们将制定EH通信系统的最佳训练设计问题，并提出两种解决方案，自适应调整训练周期和功率的基础上的瞬时能量分布或平均能量收获率。数值和仿真结果表明，训练优化是EH通信系统的重要。特别是，它将表明，对于短块长度，训练优化是至关重要的。相反，对于长块长度，最佳训练周期对块长度的值和能量分布都不太敏感。因此，可以使用适当选择的固定训练周期值。
2012-07-14 cs.IT math.IT
NOMA for throughput and EE maximization in Energy Harvesting Enabled Networks
通过射频（RF）辐射的无线功率传输被认为是一种潜在的解决方案，以激励能量受限的用户，谁是部署在基站附近（附近的用户）。然而，能量传输需要比正常信息传输多得多的发射功率，这使得为所有附近用户和小区边缘用户提供吞吐量方面的服务质量非常具有挑战性。因此，采用非正交多址接入（NOMA）来提高所有网络用户的吞吐量，同时满足附近用户的能量收集要求是具有实际意义的。为了实现能量收集和信息解码，我们考虑了传输时间切换（transmit-TS）协议。我们制定了两个重要的波束形成问题的用户的最大-最小吞吐量优化和能量效率最大化下的功率约束和能量收集阈值在附近的用户。对于这些问题，优化目标和能量收集在波束形成向量中是非凸的。因此，我们开发了有效的路径跟踪算法来解决这些问题。此外，我们还考虑了传统的基于功率分配（PS）的能量收集接收机。我们的数值结果证实，所提出的传输TS为基础的算法明显优于PS为基础的算法在吞吐量和能源效率方面。
2018-06-23 cs.IT math.IT
