Many a little Makes a Mickle: Probing Backscattering Energy Recycling for Backscatter Communications
本文研究多反向散射设备全双工通信中的反向散射能量回收，通过联合时间调度、波束成形和反射系数调整，利用Dinkelbach方法和交替迭代算法最大化系统总能量效率，仿真验证其优于基准算法。
2022-09-09 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Communications in the Presence of a Buffer-Aided Wireless-Powered Relay With Self-Energy Recycling
我们考虑一个中继辅助的无线网络，其中能量收集缓冲器辅助中继节点由希望与其目的地通信的源节点的射频信号供电。我们提出了两个安全的合作协议的网络组成的源节点配备了一个数据缓冲区与它的目的地在存在一个缓冲区辅助中继节点和窃听者通信。我们提出的协议设计的基础上的信道状态信息和缓冲区的状态信息在源和中继节点。在我们的分析中，考虑到数据在源节点队列（缓冲区）和能量回收过程中的中继的突发性。此外，我们考虑到解码和信号处理电路的功耗限制。对于一个无限大小的电池在继电器的极限情况下，我们推导出一个充分条件的能量队列饱和。我们的数值结果表明，我们提出的协议的吞吐量增益。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Fairness-Aware Computation Offloading in Wireless-Powered MEC Systems with Cooperative Energy Recycling
School of Computer Science and Technology, Xinjiang University（新疆大学计算机科学与技术学院）；Xinjiang Multimodal Intelligent Processing and Information Security Engineering Technology Research Center（新疆多模态智能处理与信息安全工程技术研究中心）；School of Computer Science and Engineering, Macau University of Science and Technology（澳门科技大学计算机科学与工程系）；School of Electrical Engineering and Intelligentization, Dongguan University of Technology（东莞理工学院电气与智能化学院）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong（香港大学电子电气工程系）；Institute of Infocomm Research, Agency for Science, Technology and Research（新加坡科技研究局信息与通信研究所）
本文提出一种基于alpha公平性的无线供电边缘计算系统中公平性感知的计算卸载方法，通过合作能量回收提升系统吞吐量和适应性。
2025-11-04 cs.IT math.IT
Secure Transmission and Self-Energy Recycling for Wireless-Powered Relay Systems with Partial Eavesdropper Channel State Information
研究了具有不完全窃听信道状态信息（ECSI）的无线中继系统的安全传输问题。为了实现高效的能量传输和信息中继，提出了一种新的两阶段协议，其中中继器工作在全双工（FD）模式，以实现同时的无线功率和信息传输。与现有协议相比，该协议具有两个主要优点：1）充分利用中继的硬件资源（天线单元），提供更高的保密率; 2）在中继端实现自能量回收（S-ER），将FD操作产生的干扰（LI）回收用于信息中继。为了最大化最坏情况下的保密率（WCSR），通过联合设计的源和中继波束形成器与功率分配比，一个优化问题，制定。这个公式化的问题被证明是非凸的，解决它的挑战是如何同时解决波束形成器和功率分配比。为了应付这个困难，提出了一种替代方法，将原问题转化为三个子问题。通过迭代求解这些子问题，得到了原问题的鲁棒波束形成器和功率分配比的封闭解。仿真结果表明，基于S-ER的安全传输方案的WCSR增益最大可达80%，优于传统的基于时间切换的中继（TSR）方案;同时，该方案的WCSR性能也优于仅使用一根接收天线的方案。
2017-12-29 cs.IT math.IT
Designing Multi-User MIMO for Energy Efficiency: When is Massive MIMO the Answer?
假设多用户多输入多输出（MIMO）通信系统必须被设计为以最大能量效率（比特/焦耳）覆盖给定区域。天线数量、活跃用户和发射功率的最佳值是多少？通过使用一个新的模型来描述这三个参数如何影响系统的总能量效率，这项工作提供了它们的最佳值和相互作用的封闭形式的表达式。与通常的看法形成鲜明对比的是，发现发射功率随着天线的数量而增加（而不是减少）。这意味着能量高效系统可以在高信噪比（SNR）机制下操作，其中干扰抑制预编码方案的使用是必要的。数值结果表明，最大的能量效率是通过一个大规模的MIMO设置，其中数百个天线部署到相对多的用户使用干扰抑制正则化迫零预编码。
2014-04-30 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoding Design for SWIPT in MIMO Two-Way Relay Networks
本文研究了多输入多输出（MIMO）双向中继网络中的能量效率（EE）最大化问题。该网络由一个多天线放大转发中继节点组成，在两个多天线收发节点之间提供双向通信
2017-03-21 cs.IT math.IT
Weighted Sum-Throughput Maximization for Energy Harvesting Powered MIMO Multi-Access Channels
本文提出了一种新的方法来获得最佳的调度策略在多输入多输出（MIMO）多接入信道（MAC），其中每个发射机是由一个单独的能量收集过程。该方法利用最先进的凸优化工具，通过低复杂度的块坐标上升算法，获得了最大化MIMO MAC加权吞吐量和的最优传输策略。所提出的方法可以提供最佳的基准，所有的实际计划，在能量收集供电MIMO MAC传输。基于所揭示的最优策略的结构，我们还提出了一个有效的在线方案，它只需要能量到达实现的因果知识。数值结果证明了所提出的新方案的优点。
2017-09-27 cs.IT math.IT
Energy Efficient Iterative Waterfilling for the MIMO Broadcasting Channels
本文考虑了MIMO广播信道的能量效率优化问题，其中考虑了一个实用的功率模型。虽然MIMO BC的EE是非凹的，但我们基于上行链路-下行链路对偶性将其重新表示为准凹函数。在此基础上，提出了一种基于块坐标上升算法的能量有效的迭代注水方案，有效地获得了最优传输策略，并证明了解的收敛性。通过仿真，验证了该方案的有效性，并讨论了系统参数对系统性能的影响。
2012-01-18 cs.IT math.IT
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
Energy-Efficient Future Wireless Networks: A Marriage between Massive MIMO and Small Cells
为高能效设计的蜂窝网络会是什么样子？为了回答这个基本问题，我们使用随机几何模型的蜂窝网络和优化的能量效率相对于基站的密度，每个小区的天线和用户的数量，发射功率电平，和导频复用。最高效率既不是通过纯小小区方法实现的，也不是通过纯大规模MIMO解决方案实现的。有趣的是，正是这些方法的组合提供了最高的能量效率;小小区通过减少传播损耗而做出贡献，而大规模MIMO能够在干扰受控的情况下实现用户的复用。
2015-06-02 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Energy Transfer with Reduced Feedback in MIMO Interference Channels
为了确定用于MIMO干扰信道（IFC）中的联合无线信息和能量传输（JWIET）的传输策略，信息接入点（IAP）和能量接入点（EAP）需要到信息解码（ID）移动站（MS）和能量收集（EH）MS两者的它们相关联的链路的信道状态信息（CSI）（所谓的本地CSI）。为了减少两用户MIMO IFC中JWIET的MS反馈开销，提出了一种在EAP处需要部分CSI的测地线能量波束形成方案。在两用户MIMO IFC中，证明了测地线能量波束形成是最优的波束形成策略。通过对IAP的发射信号协方差增加秩一约束，我们可以利用测地线信息波束形成来进一步减少IAP的反馈开销。在IAP发射信号秩为1的约束下，证明了测地线信息/能量波束形成方法是两用户MIMO IFC中JWIET的最优策略。我们还讨论了建议的秩一测地线信息/能量波束成形策略的扩展到一般K用户MIMO IFC。最后，通过统计分析不完美部分CSIT下的可达速率-能量性能，我们提出了一种适用于EH MS和ID MS的自适应比特分配策略。
2015-01-12 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Hybrid Beamforming Large-scale mmWave Multiuser MIMO with Spatial Modulation
针对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统中使用空间调制的混合波束成形的全局能量效率（GEE）最大化的无线电资源分配问题进行了解决。分析了该优化问题的理论性质，提出了两个可证明收敛的优化算法。前者实现了全局最优，而后者以较低的计算复杂性来权衡最优性。然而，数值结果表明，这两种算法在实际情况下达到全局最优。
2018-06-13 cs.IT math.IT
Spectrum and Energy Efficient Beamspace MIMO-NOMA for Millimeter-Wave Communications Using Lens Antenna Array
波束空间多输入多输出（MIMO）的最新概念可以显著减少毫米波（mmWave）大规模MIMO系统中所需的射频（RF）链的数量而没有明显的性能损失。然而，现有的波束空间MIMO的基本限制是，在相同的时频资源上，支持的用户的数量不能大于RF链的数量。为了打破这一基本限制，在本文中，我们提出了一种新的频谱和能量高效的毫米波传输方案，该方案将非正交多址（NOMA）的概念与波束空间MIMO相结合，即，波束空间MIMO-NOMA通过在波束空间MIMO系统中使用NOMA，在相同的时频资源下，支持的用户数量可以大于RF链的数量。特别地，在典型的毫米波信道模型下，分析了所提出的波束空间MIMO-NOMA的可达和速率，与现有的波束空间MIMO相比，表现出明显的性能增益。然后，设计了一种基于迫零（ZF）原理的预编码方案，以降低波束空间MIMO-NOMA系统中的波束间干扰。此外，为了最大化可达和速率，通过求解联合功率优化问题，提出了一种动态功率分配算法，该算法不仅考虑了波束内功率优化，还考虑了波束间功率优化。最后，提出了一种低复杂度的迭代优化算法，实现了动态功率分配。仿真结果表明，与现有的波束空间MIMO相比，本文提出的波束空间MIMO-NOMA可以获得更高的频谱和能量效率。
2017-07-21 cs.IT math.IT
Towards Optimal Energy Harvesting Receiver Design in MIMO Systems
在本文中，我们研究了一个多输入多输出（MIMO）系统的同时信息检测（ID）和能量收集（EH）接收机。这种点对点系统在活动干扰节点附近工作。接收器执行功率分配，其中接收信号的一部分经历模拟能量收集电路。此外，在执行数字波束形成之后提取其他部分的信息内容。在该MIMO系统中，信息载波本征模不一定是具有最强能级的本征模。因此，在MIMO-P2P信道的接收机处执行独立的波束成形是有益的。在这里，我们利用混合模拟/数字波束成形的目的，同时ID和EH在这种情况下。这种设计，提供额外的设计自由度的本征模式选择ID和EH的目的独立。最坏情况下的性能，这种接收机结构进行了讨论。最后，它的好处相比，经典的接收机结构和增益突出。
2019-02-28 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation for Secure Communications in Large-Scale MIMO Relaying Systems
在本文中，我们解决的问题，能量有效的功率分配安全通信放大转发（AF）的大规模多输入多输出（LS-MIMO）中继系统中存在一个被动窃听。利用AF LS-MIMO中继的优点来显著提高保密性能，特别是保密能量效率（比特每焦耳）。首先分析了中继节点发射功率对保密中断容量的影响，证明了在非常实际的假设条件下，即无窃听者信道状态信息（CSI）和不完全合法CSI的情况下，保密中断容量是发射功率的凹函数.然后，我们提出了一种能量有效的功率分配方案，以最大限度地提高保密能量效率。最后，仿真结果验证了所提出的能量有效的计划相比，容量最大化计划的优势。
2014-08-24 cs.IT math.IT
Energy Efficiency in Cell-Free Massive MIMO with Zero-Forcing Precoding Design
我们考虑了一个无小区的大规模多输入多输出（MIMO）网络的下行链路，其中众多的分布式接入点（AP）服务于时分双工操作下的用户数量较少。部署无蜂窝网络的一个重要问题是高功耗，这与AP的数量成正比。这一问题提出了它们在总能源效率（比特/焦耳）方面是否适合绿色通信的问题。为了解决这个问题，我们开发了一种新的低复杂度的功率控制技术与迫零预编码设计，以最大限度地提高能量效率的无小区的大规模MIMO考虑回程功率消耗和不完善的信道状态信息。
2017-04-11 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
Energy Efficient Precoder Design for MIMO-OFDM with Rate-dependent Circuit Power
研究了点对点多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统中能量有效的预编码器设计。与传统方法不同，本文通过将电路功率建模为速率相关函数来研究最优功率分配策略。我们表明，如果电路的功率是一个常数，加上一个增加和凸函数的传输速率，最小化的问题，收到的每比特消耗的能量可以重新制定为一个凸分式规划和解决的二分法。一些系统参数的影响进行了研究，无论是分析或通过计算结果。
2015-03-17 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
Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through Time Switching
这封信认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多输入多输出（MIMO）中继系统。继电器通过经由时间切换（TS）从源收集能量来供电，并且利用所收集的能量来转发信息信号。我们的目标是在源节点和中继节点的功率约束下最大化系统的速率。在第一种情况下，其中的源协方差矩阵是一个单位矩阵，我们提出了联合最佳的解决方案，中继和TS比的封闭形式。然后提出了一种迭代方案，用于联合优化源和中继矩阵和TS比。
2017-04-10 cs.IT math.IT
Massive MIMO versus Small-Cell Systems: Spectral and Energy Efficiency Comparison
在本文中，我们研究了两种重要的5G网络架构的下行链路性能，即大规模多输入多输出（M-MIMO）和小小区密集化。我们提出了一个比较建模的两个系统，其中用户和天线/基站（BS）的位置分布根据泊松点过程（PPP）。然后，我们利用随机几何的结果和大系统的分析工具来研究SIR分布和每个网络的平均香农和中断率。通过比较这些结果，我们观察到，对于用户平均频谱效率，小小区致密化在具有中等到高用户密度的拥挤区域和具有低用户密度的大规模MIMO中是有利的。然而，当性能度量是能量效率时，小小区系统在所有情况下都优于M-MIMO。本文的研究结果对实际5G网络的优化设计具有一定的参考价值。
2015-09-14 cs.IT math.IT
An Energy Efficiency Perspective on Massive MIMO Quantization
大规模MIMO（MaMi）的一个基本方面是当前研究的焦点，即其使用低成本和节能硬件的潜力。人们经常声称，MaMi将允许使用分辨率非常低的模数转换器（ADC），这将导致能源效率的整体提高。在这方面的贡献，我们进行了参数的能量效率分析的MaMi上行链路的整个基站接收机系统与不同的ADC分辨率。分析表明，对于各种系统参数，具有中间位分辨率（4 - 10位）的ADC在能量效率意义上是最佳的，并且使用非常低的位分辨率会导致能量效率的降低。
2016-12-07 cs.IT math.IT
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Wireless Information and Energy Transfer for Decode-and-Forward Relaying MIMO-OFDM Networks
研究了具有能量收集中继的多输入多输出（MIMO）-正交频分复用（OFDM）系统的系统可达速率及其优化问题。首先，我们提出了一种基于时间交换的中继（TSR）协议，以实现中继器处的同时信息处理和能量收集。然后，我们从理论上讨论了它的可达速率性能，并制定了一个优化问题，以最大限度地提高系统的可达速率。由于该问题求解困难，我们设计了一种增广拉格朗日罚函数（ALPF）方法，并通过大量的仿真实验验证了分析结果的准确性和ALPF方法的有效性。
2015-01-04 cs.IT math.IT
MIMO Beamforming for Secure and Energy-Efficient Wireless Communication
考虑多用户多输入多输出（MIMO）信道与窃听，这封信开发了一个波束形成器的设计，以优化能源效率的保密比特每焦耳保密服务质量的约束下。这是一个非常困难的设计问题，没有可用的精确解技术。提出了一种利用简单的中维二次规划迭代改进可行点的路径跟踪方法。在任何固定的计算容差下，该过程在多次迭代后终止，至少产生局部最优解。仿真结果表明，该算法的性能优于其他现有的方法。
2017-01-18 cs.IT math.IT
Wireless Energy Transfer in RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems: Opportunities and Challenges
在未来的第六代（6 G）移动网络中，万物互联（IoE）预计将为小型电池供电设备提供极其庞大的连接。事实上，具有有限能量存储容量的大规模设备强加了持续的能量需求，阻碍了通信网络的寿命。作为一种补救措施，无线能量传输（WET）是解决这些关键能源供应问题的关键技术。另一方面，无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）系统提供了一种有效的网络架构，以实现万物互联的推出。在这篇文章中，我们首先提出了可重构智能表面（RIS）辅助CF大规模MIMO系统的WET的范式，包括其潜在的应用场景和系统架构。讨论并分析了四阶段传输过程，以说明该架构的实用性。然后提出并分析了RIS系统的硬件设计。特别是，我们讨论了三个相应的操作模式和融合的WET技术和RIS辅助CF大规模MIMO。具有代表性的仿真结果，以确认我们所提出的计划取得的优越性能。此外，我们调查的最佳位置部署多个RIS，以实现最佳的系统性能。最后，提出了基于RIS-CF的WET大规模MIMO系统的几个重要研究方向。
2022-01-28 cs.IT math.IT
Energy Efficient Precoder in Multi-User MIMO Systems with Imperfect Channel State Information
本文研究了多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中能量有效的预编码器设计，该预编码器对发射端的不完美信道状态信息（CSI）具有鲁棒性。换句话说，我们设计与每个发射机相关联的预编码器矩阵，以最大限度地提高网络的总体能量效率。我们在两个传统的情况下调查的问题。第一种情况下，考虑的信道估计误差，导致二次约束二次规划（QCQP）与半封闭形式的解决方案的统计特性。然后，我们把注意力转向只考虑信道估计误差的不确定性区域的情况，这种情况下最终导致半定规划（SDP）。
2018-11-15 cs.IT math.IT
Energy efficiency of mmWave massive MIMO precoding with low-resolution DACs
随着6GHz以下频谱的拥塞，对工作在毫米波频谱上的大规模多输入多输出（MIMO）系统的兴趣日益增长。为了降低这种大规模MIMO系统的功耗，最近已经提出了混合模拟/数字收发器和低分辨率数模/模数转换器的应用。在这项工作中，我们调查的能量效率的量化混合发射机配备了一个完全/部分连接的相移网络组成的有源/无源移相器，并比较它的量化数字预编码器。我们引入了一种基于加性量化噪声近似的量化单用户MIMO系统模型，考虑了实际的功耗和损耗模型，以评估发送预编码方法的频谱和能量效率。仿真结果表明，部分连接的混合预编码器可以更节能的数字预编码器相比，而全连接的混合预编码器表现出较差的能量效率一般。此外，相移组件的拓扑提供了能量-频谱效率的折衷：有源移相器提供更高的数据率，而无源移相器保持更好的能量效率。
2018-06-14 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Scaling Law for MIMO Broadcasting Channels
本文研究了多用户广播信道的能量效率缩放定律，其中考虑了非理想的发射独立功耗。我们首先考虑具有$K$用户的单天线情况，并且导出当$α> 0$时EE缩放为$\frac{\log_2 \ln K}α$，并且当$α= 0$时EE缩放为$\log_2 K$，其中$α$是归一化的发射独立功率。在此之后，我们将其扩展到具有$M$天线发射器和各自具有$N$天线的$K$用户的一般MIMO BC情况。当$α> 0$时，缩放定律变为$\frac{M \log_2 \ln NK}α$;当$α= 0$时，$ \log_2 NK$。
2012-01-18 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Power Allocation in Millimeter Wave Massive MIMO with Non-Orthogonal Multiple Access
在这封信中，我们调查的能量效率（EE）的毫米波（mmWave）大规模MIMO（mMIMO）系统与非正交多址（NOMA）的问题。根据信道相关性和增益差异，提出了多个双用户簇。在此之后，我们提出了一种混合模拟/数字预编码方案的低射频（RF）链结构在基站（BS）。在此基础上，我们制定了一个功率分配问题，旨在最大限度地提高EE下用户的服务质量（QoS）的要求和每个集群的功率约束。提出了一种迭代算法来获得最优功率分配。仿真结果表明，提出的NOMA实现了优越的EE性能比传统的OMA。
2017-07-14 cs.IT math.IT
Spectral and Energy Efficiency of Cell-Free Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
无小区的大规模多输入多输出（MIMO）具有大量分布式接入点（AP），其共同服务于用户设备（UE），是未来无线通信的有前途的网络架构。为了降低此类系统的成本和功耗，在AP处利用低质量收发器硬件是重要的。然而，硬件损伤对无小区大规模MIMO的影响迄今尚未被研究。在本文中，我们首先看看这个重要的话题，利用完善的硬件失真模型，并推导出新的频谱和能源效率的封闭形式的表达式。这些表达式提供了重要的见解，硬件损伤的实际影响，以及如何有效地部署无细胞系统。此外，提出了一种新的硬件质量缩放定律。它证明了在AP的硬件损伤的影响消失的AP的数量的增长。数值结果验证了无小区的大规模MIMO系统对硬件损伤具有固有的弹性。
2017-09-09 cs.IT math.IT
A CMDP-based Approach for Energy Efficient Power Allocation in Massive MIMO Systems
研究了多小区大规模MIMO系统上行链路能量有效的功率分配问题。通过简化的功率消耗模型，将功率分配问题转化为一个具有无限时域期望折扣总回报的约束马尔可夫决策过程（CMDP）框架，该框架考虑了每个用户终端（UT）对不同服务质量（QoS）的要求.提出了一种包含数值迭代和Q-学习算法的离线求解方法，可以获得全局最优的功率分配策略。仿真结果表明，我们提出的政策表现非常接近遍历最优策略。
2017-03-21 cs.IT math.IT
Secure Simultaneous Information and Power Transfer for Downlink Multi-user Massive MIMO
研究了大规模多输入多输出（MIMO）下的信息功率同时传输（SWIPT）系统下行链路安全传输问题。具有大量天线的基站（BS）向其预期用户发送能量和信息信号，但是这些信号也被主动窃听者接收。用户和窃听者采用功率分配技术，同时解码信息和收获能量。大规模MIMO有助于BS将能量集中到用户，并防止信息泄漏给窃听者。由每个用户收集的能量被用于解码信息和发送用于信道估计的上行链路导频信号。假设主动窃听者也在下行链路中收获能量，然后在上行链路训练阶段期间做出贡献。以可扩展的保密率为性能指标，给出了其封闭形式的下界。为了提供安全的传输，可实现的保密率，然后最大化，通过一个优化问题的最小收获的能量由用户和最大收获的能量由窃听者的约束。数值结果表明，使用大规模MIMO在SWIPT系统中提供物理层安全的有效性，也表明我们的保密率的封闭形式的表达式是准确的。
2020-08-10 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
Energy Harvesting Enabled MIMO Relaying through PS
本文研究了一种具有能量收集中继节点的多输入多输出（MIMO）中继系统。所有节点都配备有多个天线，并且中继节点依赖于从接收到的信号中收获的能量来支持信息转发。特别地，中继节点部署基于功率分配的能量收集方案。在源节点和中继节点的功率约束下的容量最大化问题被认为是固定的源协方差矩阵和最佳源协方差矩阵的情况下。而不是使用现有的软件求解器，使用对偶分解技术的迭代方法开发的最佳中继预编码和源协方差矩阵的结构的基础上。仿真结果表明，相对于固定的源协方差矩阵的情况下，联合优化的性能增益。
2017-03-30 cs.IT math.IT
A General Design Framework for MIMO Wireless Energy Transfer with Limited Feedback
多天线或多输入多输出（MIMO）技术可以显著提高射频（RF）信号使能的无线能量传输（WET）的效率。为了充分利用能量发射器（ET）处的能量波束成形增益，信道状态信息（CSI）的知识是必不可少的，然而，由于能量接收器（ER）的硬件限制，在实践中难以获得CSI。为了克服这个困难，在点对点MIMO WET设置下，本文提出了一种基于ER的能量测量和反馈的新型信道学习方法的总体设计框架。具体地，ER测量在不同训练间隔上收获的能量水平并将其编码成比特，并且经由有限速率的反馈链路将它们发送到ET。基于能量水平反馈，ET在随后的训练间隔中调整发射波束形成，并通过利用凸优化中的解析中心切割平面方法（ACCPM）技术来获得MIMO信道的精细估计。在这个总体设计框架下，我们进一步提出了两个具体的反馈方案，称为能量量化和能量比较，其中在每个间隔的反馈比特产生在ER通过量化在当前间隔测量的能量水平，并将其与以前的间隔，分别。数值结果提供了两个反馈方案的性能进行比较。结果表明，能量量化执行更好的反馈比特数时，每间隔是大的，而能量比较是更有效的反馈比特数少。
2016-01-28 cs.IT math.IT
Study of Graph-Based Search for Energy-Efficient Clustering in Cell-Free Massive MIMO Networks
Centre for Telecommunications Studies, PUC-Rio（巴西天主教大学电信研究中心）
研究用户中心无蜂窝大规模 MIMO 网络节能聚类，用混合整数分数规划解决接入点聚类与功率分配问题，提出基于图的结构化搜索框架及算法，性能优于竞品。
2026-07-07 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization for MIMO Broadcast Channels
研究MIMO广播信道的基本能量效率极限对绿色无线通信的发展具有重要意义。在本文中，我们解决了MIMO-BC的EE优化问题，并考虑了一个实际的功率模型，即，考虑与活动发射天线的数量相关的发射独立功率。在此基础上，提出了一种新的优化方法，在固定的发射天线组下优化发射协方差，然后利用主动发射天线选择（ATAS）。在发送协方差优化过程中，通过求解一系列基于块坐标上升算法的凹分式规划，提出了一种全局最优的能量有效的迭代注水方案。在此之后，ATAS被用来确定活动的发射天线集。由于激活更多的发射天线可以实现更高的和速率，但是以更大的发射独立功耗为代价，因此在和速率增益与功耗之间存在折衷。在这里，ATAS可以利用最佳的权衡，从而进一步提高EE。最佳的穷举搜索和低复杂度的范数为基础的ATAS计划的开发。通过仿真，我们讨论了不同参数对MIMO-BC的EE的影响。
2012-06-09 cs.IT math.IT
Joint Wireless Information and Energy Transfer in a K-User MIMO Interference Channel
最近，已经提出了联合无线信息和能量传输（JWIET）方法来缓解无线设备的电池限制。然而，在一般的K用户MIMO干扰信道（IFC）的JWIET尚未探索到目前为止。在本文中，我们第一次调查的JWIET在K-用户MIMO IFC，其中接收器解码输入的信息数据（信息解码，ID）或收获的RF能量（能量收获，EH）。在K用户IFC中，我们根据接收器模式考虑三种不同的场景- i）多个EH接收器和单个ID接收器，ii）多个ID和单个EH，以及iii）多个ID和多个EH。对于所有的情况下，我们已经找到了一个共同的必要条件的最佳传输策略，并相应地，开发的传输策略，满足共同的必要条件，其中所有的发射机传输能量利用秩一能量波束成形。此外，我们还提出了一种迭代算法来优化发射机的协方差矩阵，同时传递信息和能量波束形成发射机的功率，并确定了相应的可实现的速率-能量权衡区。最后，我们已经表明，通过选择EH接收机根据其信号泄漏和收获的能量比（SLER），我们可以进一步提高可实现的速率能量区域。
2014-02-24 cs.IT math.IT
Achieving Energy-Efficient Uplink URLLC with MIMO-Aided Grant-Free Access
能量有效的多输入多输出（MIMO）辅助上行链路超可靠低时延通信（URLLC）系统的优化设计是一个重要但尚未解决的问题。对于这样一个系统，我们提出了一种新的吸收马尔可夫链为基础的分析框架，揭示了令人困惑的延迟和可靠性之间的关系，以及量化系统的能量效率。考虑瑞利衰落、信道估计误差、迫零多用户检测（ZF-MUD）、免授权接入、延迟范围内的ACK重传以及这些技术成分之间的相互作用，推导了吸收马尔可夫链的转移概率。然后，基于吸收马尔可夫链推导了系统的时延约束可靠性和能量有效性。最后，我们研究了最佳的用户设备（UE）的数量和最佳的接收天线的数量，最大限度地提高系统的能量效率，同时满足可靠性和延迟要求的URLLC。仿真结果验证了理论分析的正确性和大规模MIMO在支持大规模URLLC系统中的有效性。
2021-11-27 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Optimization in Hardware-Constrained Large-Scale MIMO Systems
大规模的多输入多输出（MIMO）通信系统由于其自由度大、阵列增益大等特点，可以极大地提高系统的频谱效率和能量效率。然而，大规模MIMO预计将部署成本较低的射频（RF）组件，这特别容易受到硬件损害。遗憾的是，补偿方案不能完全消除硬件损伤的影响，使得一定量的残余损伤总是存在。在本文中，我们研究了剩余发射射频损伤（RTRI）的频谱和能量效率的训练为基础的点对点大规模MIMO系统的影响，并寻求确定最佳的训练长度和天线的数量，最大限度地提高能量效率。我们推导出确定性等效的信号噪声干扰比（SINR）与迫零（ZF）接收机，以及相应的频谱和能量效率，这是准确的，即使对于少量的天线。通过迭代序列优化，我们发现，与理想的硬件系统相比，RTRI系统的最佳训练长度可以在中等信噪比制度较小，而在高信噪比制度较大。此外，据观察，RTRI可以显着减少发射和接收天线的最佳数量。
2014-08-19 cs.IT math.IT
Optimal Design of Energy and Spectral Efficiency Tradeoff in One-Bit Massive MIMO Systems
本文考虑了一个单小区大规模多输入多输出（MIMO）系统配备了一个基站（BS），使用一个比特量化和调查的能量效率（EE）和频谱效率（SE）的权衡。首先，我们提出了一种新的预编码方案和下行链路功率分配策略，导致在一个比特MIMO系统的上下行链路SINR的对偶。考虑到信道状态信息不完全的影响，在最大比合并/匹配滤波和迫零处理的对偶下，得到了上下行链路可达速率的近似封闭表达式。然后，我们专注于联合优化的竞争SE和EE目标的用户数量，飞行员训练时间和操作电源，使用加权乘积法获得EE/SE帕累托边界。数值结果验证了我们的分析结果，并证明了基本的权衡EE和SE不同的参数设置。
2017-04-12 cs.IT math.IT
Energy Efficiency and Asymptotic Performance Evaluation of Beamforming Structures in Doubly Massive MIMO mmWave Systems
基于毫米波使用的未来蜂窝系统将严重依赖于在发射机和接收机处使用天线阵列。由于复杂性原因和能量消耗问题，全数字预编码和后编码结构可能是不可行的，因此已经研究了利用简化的硬件和有限数量的RF链的次优结构。本文认为，并作出比较评估，无论是从频谱效率和能源效率的角度来看，几个次优的预编码和后编码波束成形结构的蜂窝多用户MIMO（MU-MIMO）系统与大量的天线。分析公式的渐近可实现的频谱效率和几个波束形成结构的全球能源效率推导出大量的天线制度。使用最近可用的数据移相器和开关的能量消耗，我们表明，全数字波束形成器实际上可以实现更大的能源效率比低复杂度的解决方案，以及低复杂度波束转向纯模拟波束形成在某些情况下可能代表一个良好的性能复杂度权衡解决方案。
2017-11-10 cs.IT math.IT
Circular Holographic MIMO Beamforming for Integrated Data and Energy Multicast Systems
本文针对圆形H-MIMO的IDEM系统，推导近场分辨率函数并证明信道渐近正交性，设计低复杂度交替优化波束成形方案，在保障能量用户需求下最大化数据用户最小速率，性能优于基准方案。
2025-10-22 cs.IT math.IT
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Energy Efficiency Scheme with Cellular Partition Zooming for Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MassiveMIMO）技术是下一代无线移动通信的重要技术，其频谱效率和能量效率是下一代无线移动通信的两个关键问题。先前的估计已经表明，蜂窝系统的57%的能量需要由运营商提供，特别是用于馈送基站（BS）。而各种调度研究关注的是用户设备（UE），而不是BS，以减少总的能量消耗。从BS角度解决EE问题的文献较少。本文提出了一种降低基站能耗的节能方案。首先，制定了与EE相关的传输模型和参数。之后，提出了蜂窝分区缩放（CPZ）方案，其中BS可以放大以保持覆盖区域。具体地，如果在覆盖的稀有区域中不存在用户，则BS将缩小到睡眠方式以节省能量。综合仿真结果表明，CPZ具有更好的EE性能，对传输速率的影响可以忽略不计。
2014-08-01 cs.IT math.IT
Are mmWave Low-Complexity Beamforming Structures Energy-Efficient? Analysis of the Downlink MU-MIMO
基于使用高于6 GHz的频率（所谓的毫米波（mmWave）带宽）的未来蜂窝系统将严重依赖于在发射器和接收器两者处使用天线阵列，可能具有大量元件。由于复杂性的原因，全数字预编码和后编码结构可能是不可行的，因此已经研究了利用简化的硬件和有限数量的RF链的次优结构。本文认为，并作出比较评估，无论是从频谱效率和能源效率的角度来看，几个次优的预编码和后编码波束成形结构的蜂窝多用户MIMO（MU-MIMO）系统的下行链路。基于最近可用的移相器和开关的能耗数据，我们表明，在某些情况下，全数字波束形成器可以实现比低复杂度解决方案更高的能效，以及基于专用开关的结构在现实场景中实现相当不理想的性能。
2016-10-23 cs.IT math.IT
On the Energy Efficiency of Limited-Backhaul Cell-Free Massive MIMO
我们研究了无小区大规模多输入多输出（MIMO）的能效性能，其中接入点（AP）通过有限容量链路连接到中央处理器（CPU）。由于在AP的分布式最大比组合（MRC）加权，我们建议，只有量化版本的加权信号发送回CPU。考虑到信道估计误差的影响，并使用Bussgang定理来建模的量化误差，能量效率最大化的问题，制定与每个用户的功率和回程容量的约束，以及吞吐量的要求约束。为了处理这个非凸优化问题，我们将原问题分解为两个子问题，并利用连续凸近似（SCA）来解决原能源效率最大化问题。数值结果证实了所提出的优化方案的优越性。
2019-07-07 cs.IT math.IT
Massive MIMO for Next Generation Wireless Systems
多用户多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）技术与传统的点到点MIMO技术相比有很大的优势：它可以使用廉价的单天线终端，不需要复杂的散射环境，并且由于每个活动终端都利用了所有的时频段，因此简化了资源分配。然而，如最初设想的具有大致相等数量的服务天线和终端以及频分双工操作的多用户MIMO不是可扩展的技术。大规模MIMO（也称为“大规模天线系统”、“超大型MIMO”、“超MIMO”、“全维MIMO”和“ARGOS”）通过在活动终端上使用大量过量的服务天线和时分双工操作，与当前的实践彻底决裂。额外的天线有助于将能量集中到更小的空间区域，从而大大提高吞吐量和辐射能源效率。大规模MIMO的其他好处包括广泛使用廉价的低功耗组件，减少延迟，简化媒体访问控制（MAC）层，以及对故意干扰的鲁棒性。预期的吞吐量取决于向终端提供渐近正交信道的传播环境，但是到目前为止，实验还没有公开在这方面的任何限制。虽然大规模MIMO使许多传统的研究问题变得无关紧要，但它揭示了迫切需要关注的全新问题：制造有效地一起工作的许多低成本低精度组件的挑战，新加入的终端的捕获和同步，利用由过多的服务天线提供的额外的自由度，降低内部功耗以实现总的能量效率降低，并寻找新的部署方案。本文介绍了大规模MIMO的概念和当代研究的概述。
2014-01-21 cs.IT math.IT
Energy Efficiency of MIMO Massive Unsourced Random Access with Finite Blocklength
研究了多输入多输出准静态瑞利衰落信道中大规模无源随机接入（URA）的能量效率。具体地说，我们推导出的可扩展性和逆边界的最小所需的能量每比特下的每用户的错误概率约束，其中的逆边界包含两个部分：一个是一般的，另一个是一个较弱的合奏界。数值计算表明，我们的可扩展性和逆界之间的差距是小于$5$ ~dB所考虑的制度。一些实际的计划是能源效率与我们的界限相比，特别是当有许多用户。此外，我们观察到，与源随机接入范式相比，URA范式实现了更高的频谱效率。
2023-02-04 cs.IT math.IT
On Energy Efficient Uplink Multi-User MIMO with Shared LNA Control
实现成本和功耗是现代无线通信中的两个重要考虑因素，特别是在大规模多天线系统中，其中各个射频（RF）链的数量可能比以前大得多。在这项工作中，我们建议部署一个单一的低噪声放大器（LNA）的上行链路多输入多输出（MIMO）接收机，以覆盖所有的天线。这种架构虽然从成本和功耗的角度来看是有利的，但在LNA增益控制和用户发射功率控制中引入了挑战。在实际系统约束条件下，我们提出了一个能量效率最大化问题，并证明了它是一个约束拟凹优化问题。然后，我们提出了一个有效的算法，二分法-梯度辅助内点（B-GAIP），解决了这个优化问题。分析了B-GAIP算法的最优性、收敛性和复杂性，并通过数值模拟得到了进一步的验证。特别地，当使用B-GAIP来确定LNA增益和用户发射功率时，由于在每个RF链中使用共享LNA而不是单独的LNA而导致的性能损失在集中式和分布式MIMO系统中都非常小。
2017-09-20 cs.IT math.IT
Impact of Transceiver Power Consumption on the Energy Efficiency of Zero-Forcing Detector in Massive MIMO Systems
我们考虑收发器功率消耗对大规模MIMO系统上行链路中迫零（ZF）检测器的能量效率（EE）的影响，其中具有$M$天线的基站（BS）与$K$单天线用户终端（UT）相干地通信。我们考虑的问题，最大化的EE相对于（M，K）的固定和频谱效率。通过分析，我们研究了系统参数对最佳EE的影响。系统参数包括用户的平均信道增益和功耗参数（PCP）（例如，由BS处的每个RF天线/接收机消耗的功率）。当平均用户信道增益高或者BS/UT设计是功率低效的时，我们的分析揭示了具有几个BS天线和单个用户是最佳的，即，非大规模MIMO机制。类似地，当信道增益小或者BS/UT设计是功率高效的时，具有较大的（M，K）是最佳的，即，大规模MIMO机制。严格的分析界限上的最佳EE提出这两个制度。系统参数对最优EE的影响进行了研究，并得出了一些有趣的见解。
2014-11-10 cs.IT math.IT
Energy Efficient Beamforming for Massive MIMO Public Channel
针对微波或毫米波（mmwave）频段任意扇区大小的大规模MIMO公共信道，研究了在保证服务质量（QoS）的前提下，最小化发射功率的波束赋形设计方法。首先通过Parseval恒等式推导出理想波束图，并在此基础上提出了波束形成设计问题，以最小化与理想波束图的差距。该问题可转化为多凸问题，并采用迭代优化算法得到全数字波束形成器。此外，利用相同波束图定理，在波束图不变的情况下，提高了波束形成器的功率放大器效率。最后，得到了实现全数字波束形成器解决方案的实际混合实现。仿真结果验证了所提出的方案优于现有的。
2017-09-22 cs.IT math.IT
Energy-Efficient Downlink Power Control in mmWave Cell-Free and User-Centric Massive MIMO
本文考虑了无小区和以用户为中心的方法，在毫米波频率工作的无线蜂窝系统的覆盖范围的改善，并提出了下行链路功率控制算法，旨在最大限度地提高全球能源效率。为了解决问题的非凸性，顺序和交替优化之间的相互作用被认为是。混合模拟/数字波束形成器的使用也被考虑在内。数值结果表明，从功率控制算法中获得的好处，以及以用户为中心的方法一般优于无细胞之一。
2018-05-11 cs.IT math.IT
