Vision-Intelligence-Enabled Beam Tracking for Cross-Interface Optical Wireless Communication between Underwater and Low-Altitude Platforms
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；CAS Key Laboratory of Wireless-Optical Communications, School of Information Science and Technology University of Science and Technology of China（中国科学院无线光通信重点实验室，中国科学技术大学信息科学与技术学院）；School of Computing and Information Technology, Dongguan, Guangdong, China（东莞理工学院计算机与信息技术学院）；The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Department of Electronic Engineering Beijing National Research Center for Information Science and Technology Tsinghua University（清华大学电子工程系，北京信息科学与技术国家研究中心）
本文提出了一种基于视觉智能的波束跟踪算法，用于跨接口水下与低空平台光无线通信，通过结合卷积神经网络和双向长短期记忆网络与注意力机制，有效提取关键时空特征，提升信号接收强度并抑制视觉噪声。
2026-05-18 eess.SP
Second-Order Fade Statistics in Underwater Optical Wireless Communications in Air-Bubble and Turbidity-Impaired Environments
Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）；CNRS, Centrale Méd, Fresnel Institute（法国国家科学研究中心，中央马德学院，费斯奈尔研究所）；University of Málaga（马拉加大学）；University Institute of Telecommunication Research (TELMA)（电信研究所（TELMA））
本文通过理论和实验表征了气泡干扰UOWC信道的LCR和AFD，发现浊度对衰落统计的影响取决于气泡尺寸，并利用二阶统计量评估了POP性能。
2026-09-09 eess.SP
Low-Altitude Agentic Networks for Optical Wireless Communication and Sensing: An Oceanic Scenario
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；University of Essex（埃塞克斯大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出了一种低空代理网络，用于实现跨水下、空气和近空间的光学无线通信与传感，以解决海洋应用中的宽带连接问题。
2026-03-04 eess.SP
Video-Capable Ultrasonic Wireless Communications through Biological Tissues
无线植入式医疗器械（IMD）为越来越多的患者和医生提供了便利和舒适。目前，射频电磁波是与IMD进行无线通信的最常用方法。然而，由于对可用带宽和可用功率的限制，基于RF的IMD的数据速率被限制为267 kbps。考虑到需要1.2mbps比特率的标准清晰度视频流和需要3mbps比特率的高清晰度，不可能将这样的设备用于诸如视频流的高数据速率通信应用。在这项工作中，介绍了一种替代方法，利用超声波的IMD中继信息在高数据速率。先进的信号处理和通信技术被定制为实现通过生物组织的超声通道的全部潜力。因此，实验表明，视频功能的数据速率可以实现与毫米大小的传感器通过水，离体牛肝，离体猪排，并通过兔子腹部原位通信。
2020-03-05 eess.SP
Underwater and Air-Water Wireless Communication: State-of-the-art, Channel Characteristics, Security, and Open Problems
我们提出了第一个详细的调查水下和空气-水（A-W）无线通信网络（WCN），主要集中在安全挑战和对策提出的日期。为了阐述清楚，本调查文件主要分为两个部分。本文的第一部分重点介绍了最先进的水下和A-W WCN，其中我们概述了四种有前途的水下和A-W候选技术的优点和缺点：射频（RF），声学，光学和磁感应（MI），以及它们的信道特性。为此，我们还描述了A-W WCN的间接（中继辅助）和直接机制以及它们的通道特性。这为本文的第二部分奠定了基础，我们对大量报告了水下和A-W WCN许多不同配置的安全漏洞（以及可行的对策）的作品进行了全面的比较讨论。具体来说，我们提供了一个详细的文献综述的各种主动和被动的攻击，妨碍了水下和A-W WCN的机密性，完整性，认证和可用性。最后，我们强调了一些开放文献中的研究空白，并确定了安全相关的一些开放问题，为未来的工作。
2022-09-03 cs.CR cs.ET cs.IT
An Accurate Measurement System Comprising of Wireless Thermometers for Neonate Body Temperature Monitoring
本文介绍了一种由无线体温计组成的实时监护系统的设计和实现，用于连续记录重症监护病房（ICU）中的新生儿体温。每个无线温度计结合了精确的半导体温度传感器、在ISM频段上操作的收发器（即，915 MHz）以及用于控制温度计功能的微控制器，所述温度计功能包括无线介质访问（例如，自由空间或身体通道）、传输和接收。电压调节器和低通滤波器也用于消除温度计馈线中的杂散信号和环境噪声。为了将每个温度计的读数与其他温度计进行的测量区分开，使用了I线协议。该协议可以通过将唯一ID（由制造商提供）合并到无线发送的数据包中来安全地标记温度值。两个温度计的阵列被实施，并成功地在不同的情况下进行了测试，即自由空间，水（浸入式温度计）和志愿者的手腕上。此外，使用了内部开发的计算机软件，以便除了警告快速增加和高体温之外，还可以可视化读数。该软件还将测量结果与实际值进行比较。实验数据和真实温度值之间的协议是合理的，可以接受的，在身上测试是显着的。保留字：温度测量，无线温度计，温度传感器，无线传感器网络，无线通信，监控，协议，时间测量
2019-08-15 eess.SP
Wireless Sensor Networks Nodes Clustering and Optimization Based on Fuzzy C-Means and Water Strider Algorithms
Middle Technical University（中东理工大学）；University of Tabriz（大不里士大学）；Al-Mustaqbal University（未来大学）
本文提出WSA-FCM混合聚类协议，结合水黾算法全局优化簇头位置与模糊C均值进行节点隶属度分配，显著提升无线传感器网络的能量效率和网络寿命。
2025-11-10 cs.DC eess.SP math.OC
Polarforming for Wireless Communications: Modeling and Performance Analysis
The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））；Peking University（北京大学）；Fuyao University of Science and Technology（福耀科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出面向无线通信的极化成形技术，设计基于移相器的极化可重构天线，通过交替优化方法最大化信道容量，仿真验证其可提升系统性能、对抗信道去极化。
2026-09-01 eess.SP
Service Provisioning and Path Planning with Obstacle Avoidance for Low-Altitude Wireless Networks
Nanjing University of Information Science and Technology（南京信息工程大学）；Guilin University of Electronic Technology（桂林电子科技大学）；Xidian University（西安电子科技大学）
本文提出了一种基于深度强化学习的无人机路径规划与障碍规避方法，通过联合优化轨迹、波束成形和关联指标，提升低空无线网络的服务质量与系统性能。
2026-01-15 eess.SP
WiEps: Measurement of Dielectric Property with Commodity WiFi Device -- An application to Ethanol/Water Mixture
WiFi信号变得无处不在，提供高速数据传输体验。除了通信服务之外，WiFi信号的信道状态信息（CSI）被广泛用于许多物联网（IoT）应用。最近，这些应用中的大多数都是基于对物体物理运动引起的微波反射的分析。在本文中，一种新的非接触式无线传感技术命名为WiEps的开发来测量材料的介电性能，利用WiFi信号的传输特性。在WiEps中，被测材料被放置在发射器天线和接收器天线之间。提出了一个理论模型来定量描述CSI数据和材料的介电性能之间的关系。在实验过程中，从测量的CSI数据中提取所发送的WiFi信号的相位和幅度。使用已知材料的测量数据计算理论模型的参数。然后，WiEps被用来估计未知材料的介电性能。所提出的技术首次应用于乙醇/水混合物。然后，测量额外的液体以进行进一步验证。估算的电导率和电导率与实际值吻合较好，平均误差分别为4.0%和8.9%，表明WiEps的有效性。通过测量介电特性，该技术有望应用于使用无处不在的WiFi信号的新物联网应用，如食品工程，材料制造过程监控和安全检查。
2020-06-05 eess.SP
Model Forensics in AI-Native Wireless Networks: Taxonomy, Applications, and Case Study
College of Computer Science, Chongqing University（重庆大学计算机学院）；College of Computing and Data Science, Nanyang Technological University（南洋理工大学计算与数据科学学院）
本文探讨了人工智能原生无线网络中的模型取证问题，包括模型真实性验证、恶意功能识别和责任追溯，通过RF指纹案例展示取证技术的实际应用。
2026-05-14 cs.CR eess.SP
Machine Learning based Soil VWC and Field Capacity Estimation Using Low Cost Sensors
土壤中存在的水量是根据通常称为体积含水量（VWC）的参数来测量的，并用于确定任何土壤的田间持水量。这是一个重要的参数，说明如何确保在种植园进行适当的灌溉，以进行耕作和造林活动。目前的工作是一个扩展，已经在该地区的无线地下传感器网络（WUSNs）的研究。传感器节点配备Decagon 5TM体积含水量（VWC）和温度传感器部署在地下，以了解农业活动的土壤属性。在大范围内部署这种网络的主要障碍是VWC传感器的成本和这些传感器收集的数据的可信度。在本文中，我们分析了使用低成本的湿度和温度传感器，可以用来估计VWC值和现场容量或交叉验证昂贵的VWC传感器的数据之前，实际部署。机器学习算法，即神经网络和随机森林的研究预测VWC值从低成本的水分传感器。几个现场实验进行了检验所提出的假设。结果表明，低成本的水分传感器可以帮助估计的VWC和田间容量与一个小的权衡。
2021-01-27 eess.SP
Optoacoustic Signal-Based Underwater Node Localization Technique: Overcoming GPS Limitations without AUV Requirements
针对水下GPS信号失效、传统定位依赖水面锚节点的难题，提出基于光声信号的水下节点定位法，通过移动信标生成光声声源，仅需单个岸外节点即可实现高精度定位。
2023-06-10 eess.SP
Benchmarking Curvature-Domain Signaling for Continuous-Aperture Wireless Communications: Capacity, Robustness, Detection, and Conditioning Against Legacy Modal Bases
NeuroBazar
本文通过基准测试验证曲率域信令在连续孔径MIMO中的容量、鲁棒性和检测性能，证明其在相位噪声高、量化粗或信道非傅里叶对角时能以更少稳定模逼近SVD注水上界。
2026-09-24 cs.SY eess.SP eess.SY
Federated Learning over Wireless Networks: A Band-limited Coordinated Descent Approach
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Harvard University（哈佛大学）
我们考虑在网络边缘进行联邦学习的多对一无线架构，其中多个边缘设备使用本地数据协作训练模型。无线连接的不可靠性质以及边缘设备处的计算资源的约束，决定了边缘设备处的本地更新应该被精心制作和压缩以匹配可用的无线通信资源，并且应该与接收器协同工作。因此，出于动机，我们提出了基于SGD的带限坐标下降算法，这样的设置。具体地，对于采用空中计算的无线边缘，接收器在每次迭代中选择边缘设备上的梯度更新的k坐标的公共子集，然后在k个子载波上同时发送，每个子载波经历时变信道条件。我们的特点的影响，通信错误和压缩，在所产生的梯度偏差和均方误差，所提出的算法的收敛性。然后，我们研究了学习驱动的通信错误最小化通过联合优化的功率分配和学习率。我们的研究结果表明，在不同的子载波的最佳功率分配应考虑到梯度值和信道条件，从而推广广泛使用的注水政策。我们还开发了次优分布式解决方案服从实施。
2021-02-16 cs.LG cs.NI eess.SP
UAV-Assisted Underwater Sensor Networks using RF and Optical Wireless Links
水下传感器网络（Underwater Sensor Networks，UWSNs）的主要功能是从水下传感器节点（Underwater Sensor Node，SNs）收集数据，并在上行链路传输中将信息传送到地面接入点（AP），在下行链路传输中将数据从AP传送到SNs。在本文中，我们研究了一个三跳UWSN中，自主水下航行器（AUV）和无人机（UAV）的中继使SN和AP之间的端到端的通信。假设SN-AUV、AUV-UAV和UAV-AP链路分别通过水下光通信（UWOC）、自由空间光（FSO）和射频（RF）技术部署。针对AUV和UAV之间的FSO上行链路和下行链路传输提出了两种场景，受到水-空和空-水界面的影响：直接传输场景（RRS）和逆反射场景（RRS）。在给出信道模型及其统计特性的基础上，计算了UWSN的中断概率和平均误码率。此外，还提出了一种建立可靠稳定的AUV-UAV自由空间光通信的跟踪方法。通过数值计算，得出的结论是RSS方案的性能优于单载波的约200%（32%）和80%（17%）的中断概率（平均误码率），分别在上行链路和下行链路。它还表明，跟踪过程提供了平均480%和170%的改善网络的中断概率和平均BER，分别相比，对齐不良的FSO条件。通过Monte-Carlo模拟验证了结果。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
The Separator, a Two-Phase Oil and Water Gravity CPS Separator Testbed
工业控制系统（ICS）随着新技术的进步而不断发展。无线传感器和执行器以及新的控制技术的加入意味着通信系统的工程实践正在被集成到用于控制系统的工程实践中。两者的设计方式截然不同。这两种工程方法都无法解释两者结合时发生的微妙的相互作用和相互依赖。本文介绍了我们的第一步，以弥合这一差距，并推动计算机通信系统和控制系统设计的边界。我们提出了分离器测试平台，一个网络物理测试平台，使我们能够寻找一种合适的方式来工程系统，结合计算机网络和控制系统。
2020-02-01 cs.OH cs.SY eess.SP
Energy-efficient Wireless Analog Sensing for Persistent Underwater Environmental Monitoring
作为新的水下物联网（IoUT）范例的一部分，传感器或“东西”的设计面临着多重挑战，包括有限的电池容量，不污染水体，以及连续跟踪具有高时空变化性的现象的能力。我们声称，传统的数字传感器无法满足这些需求，因为它们的高功耗，高复杂性（成本），以及使用不可生物降解的材料。为了解决上述挑战，我们提出了一种新的架构组成的密集模拟生物降解传感器的传感基板上的传统的无线传感器网络（WSN）。基质模拟生物可降解传感器仅使用单个场效应晶体管（FET）执行香农映射（数据压缩技术），而不需要功耗高的模数转换器（ADC），从而大大降低了功耗、复杂性以及仅使用可持续能源收集技术供电的能力。提出了一种新颖高效的解码技术。这两种编码/解码技术已通过Spice和MATLAB仿真验证占水声信道的变化。
2019-06-30 cs.ET cs.NI eess.SP
Unified Statistical Channel Modeling and performance analysis of Vertical Underwater Wireless Optical Communication Links considering Turbulence-Induced Fading
本文首次提出考虑采样约束的波光学仿真建模方案，并建立混合Weibull-广义Gamma统一统计模型来刻画垂直水下无线光通信链路中的湍流诱导衰落，进而推导出平均误码率等关键性能指标的闭合表达式。
2023-08-08 eess.SP physics.optics
Long-range Low-power Wireless Networks and Sampling Strategies in Electricity Metering
University of Oulu（奥卢大学）；Lappeenranta University of Technology（拉彭兰塔理工大学）
本文研究了远距离低功耗无线技术LoRa在城市中多个发射设备的低通信约束应用，分析了LoRa在电力电网中用于重构家庭用电档案的影响，比较了基于时间与事件的采样策略，并讨论了其在智能城市中的扩展性。
2018-03-06 cs.SY eess.SP eess.SY
End-to-End Optical Propagation Modeling for Water-to-Air Channels under Sea Surface and UAV Effects
Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Centrale Med（中央理工-马赛学院）；LIS（信号与系统实验室）；Fresnel Institute（弗雷内尔研究所）；Aalto University（阿尔托大学）
本文提出端到端的水到空气光传播建模方法，利用MC射线追踪算法考虑气泡、海面和无人机扰动，验证了在47米深度和13m/s风速下实现1Mbps数据率的误码率10^-3的可行性。
2026-04-19 eess.SP physics.ao-ph physics.optics
An Improved Accurate Solver for the Time-Dependent RTE in Underwater Optical Wireless Communications
针对水下光无线通信（UOWC）中的辐射传输方程（RTE），提出了一种改进的数值求解方法。RTE根据与环境相关的固有光学特性，即吸收和散射系数以及相位散射函数（PSF），来评估光波在水下信道中的光路损耗。该数值算法在文献[1]-[4]的基础上进行了改进，对文献[1]提出的有限差分格式进行了修正，并对文献[2]提出的求积方法进行了改进，引入了更精确的7点求积格式，以计算RTE积分项对应的求积权系数。在此基础上，对文献[3]和[4]中的散射角离散化算法进行了改进，并对接收机的视场离散化进行了相应的调整。有趣的是，RTE求解器已应用于三种体积散射函数，即：单项HG相函数，双项HG相函数[5]和Fournier-Forand相函数[6]，在Harbor-I和Harbor-II水类型上。基于该算法得到的归一化接收功率，研究了UOWC系统的误比特率性能与系统参数和信道参数的关系。通过调整数值累积分布函数计算方法以及优化散射角的数量，增强的算法给出了与基于[7]中提供的模拟改进的Monte Carlo算法紧密接近的性能。所提出的RTE求解器的Matlab代码见[8]。
2019-05-04 cs.CE cs.PF eess.SP
A Robust UWOC-assisted Multi-hop Topology for Underwater Sensor Network Nodes
本文提出一种鲁棒的UWOC辅助多跳水下传感器网络拓扑，通过光收发节点构建安全UWOC LAN，并在4米水槽和16米多跳范围内验证了实时可靠传输温度数据的能力。
2024-04-01 cs.ET eess.SP
Inference over Wireless IoT Links with Importance-Filtered Updates
我们考虑由物联网（IoT）节点组成的通信小区，这些节点向公共接入点（AP）进行传输。假设小区中的节点周期性地生成数据样本，这些数据样本将被发送到AP。AP托管机器学习模型，例如神经网络，该模型在接收到的数据样本上进行训练以做出准确的推断。我们解决了以下权衡：物联网节点传输的频率越高，AP做出的推断的准确性就越高，但物联网节点的能量消耗也越高。我们提出了一种物联网节点使用的数据过滤方案，我们将其称为分布式重要性过滤，以便过滤掉物联网节点上已经存在的冗余数据样本。物联网节点没有大型的设备上机器学习模型，数据过滤方案根据放置在AP处的模型的周期性指令进行操作。该方案使用神经网络在基准机器视觉数据集上进行评估，以及在两个实际场景中进行评估：供水管网的泄漏检测和城市地区的空气污染检测。结果表明，所提出的方案在网络寿命方面提供了显着的好处，因为它保留了设备的资源，同时保持高的推理精度。我们的方法降低了训练模型的计算复杂度，并消除了对数据预处理的需要，这使得它在实际的物联网场景中非常适用。
2020-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid RIS and DMA Assisted Multiuser MIMO Uplink Transmission With Electromagnetic Exposure Constraints
在第五代及以后的无线通信时代，可重构智能表面（RIS）和动态超颖表面天线（DMA）是顺应高质量无线通信服务需求的新兴超颖材料，推动了便携式无线终端的多样化。然而，随着无线设备的迅速扩展，电磁辐射不断增加，不可避免地影响到公众健康，这就要求在传输设计中限制暴露水平。为了减少电磁辐射和保持通信服务的质量，我们研究了频谱效率（SE）最大化与EM约束的混合RIS和DMA辅助多用户多输入多输出系统的上行链路传输。具体而言，交替优化采用优化发射协方差，RIS相移，和DMA权重矩阵。我们首先计算出给定RIS和DMA参数的发射协方差矩阵的注水解。然后采用加权最小均方误差法、块坐标下降法和最小化-最大化法对RIS相移矩阵进行优化。此外，我们解决了无约束DMA权重矩阵优化问题的封闭形式，然后设计DMA权重矩阵，以接近DMA约束下的性能。数值结果证实了EM感知SE最大化传输方案在常规基线上的有效性。
2022-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Node Localization for Rough and Extreme Deployment Environments
Department of Mathematics, Tufts University（数学系，塔夫茨大学）；Faculty of Computer Science, Technische Universität Dresden（计算机科学系，德累斯顿技术大学）
本文针对恶劣部署环境中无线传感器网络定位易受干扰的问题，将节点识别与鲁棒位置估计建模为压缩感知问题，提出相应算法并设计最优锚点配置，在锚点数量适中的情况下实现弹性、鲁棒的定位。
2025-07-05 cs.RO eess.SP math.OC
Curvature-Domain Wireless Communications: Gauge-Fixed Signal Spaces, Fredholm Capacity, and Differentiation-Limited Scaling for Continuous Apertures
NeuroBazar
本文提出曲率域连续孔径信令框架，通过规范固定与双预算注水实现Fredholm容量最优，并证明在Shannon数以下曲率是适定且规范不变的坐标，微分受限缩放由规范主导。
2026-09-24 cs.SY eess.SP eess.SY
IoT- Based Low-Cost Soil Moisture and Soil Temperature Monitoring System
土壤水分是土壤孔隙中有限数量的水分子，是水文气象过程的重要参数。土壤水分的行为随地形、土壤特性和气候而在空间和时间上发生变化[1]。土壤湿度受各种水文气象因素的监督，这些因素随深度垂直变化，横向跨越陆地形状，并暂时反馈给气候。高分辨率地表和次表层土壤湿度观测的精确监测和量化非常重要[13]。本文重点介绍了在浦那IITM进行的实地考察的结果，其中我们使用Raspberry Pi和物联网（IoT）开发了一个土壤湿度和温度测量系统。其发展分为三个阶段，第一阶段包括传感器与微处理器的组装。低成本系统的部署、数据生成和通过无线传感器网络的通信是第二阶段的一部分。最后，第三阶段包括使用移动应用程序和数据服务器进行实时数据可视化，以分析土壤湿度和温度。通过部署的传感器获得的土壤水分剖面高度相关（r= 0.9）与原位重力观测，具有约3.1%的均方根误差（RMSE）。同样，温度观测值与现场标准温度观测值匹配良好。在这里，我们提出了初步的结果，并比较与国家的最先进的传感器的准确性。
2022-05-23 cs.SY eess.SP eess.SY
