Data Sensing and Offloading in Edge Computing Networks: TDMA or NOMA?
随着物联网（IoT）的发展，具有传感、计算和通信功能的设备数量呈爆炸式增长，网络边缘产生大量原始数据。移动（多址）边缘计算（MEC），通过无线链路在网络边缘（如基站（BS））获取和处理数据，已成为一种有前途的实时应用技术。在本文中，我们考虑的情况下，多个设备感测，然后卸载数据到边缘服务器/BS，卸载吞吐量最大化的问题进行了研究，通过联合无线电和计算资源分配，基于时分多址（TDMA）和非正交多址（NOMA）多用户计算卸载。特别地，我们考虑到基于TDMA的多用户传输/卸载的顺序。所研究的问题是NP-困难的，非凸的。基于分解方法和对问题有价值的见解的探索，设计了一组低复杂度的算法。它们要么是最优的，要么可以达到接近最优的性能，如模拟所示。综合仿真结果表明，序列优化的TDMA方案比NOMA方案具有更好的吞吐量性能，而在分时策略和设备感知能力相同的前提下，NOMA方案的吞吐量性能更好。
2021-11-22 cs.IT eess.SP math.IT
Sustainable RF Wireless Energy Transfer for Massive IoT: enablers and challenges
本文针对海量物联网设备的可持续供电难题，提出可持续射频无线能量传输方案，梳理其建模方法、架构设计、技术支撑及应用场景，分析相关挑战与解决方向。
2023-11-09 cs.NI eess.SP
Charging A Smartphone Over the Air: The Resonant Beam Charging Method
智能手机等移动因特网（IoT）设备的无线充电极其困难。为了减少移动场景中无线传输期间的能量耗散，通常需要具有复杂跟踪控制的激光或窄无线电波束。然而，达到必要的跟踪精度和可靠性确实很困难。在本文中，受光学谐振器和后向反射器的特性的启发，我们开发了一个用于长距离移动电能传输的自对准谐振束充电系统。它利用了基于双回射器的空间分离激光谐振腔（SSLR）内的光谐振，从而消除了对任何跟踪控制的要求。这里采用焦远心猫眼回射器。从理论计算和实验两方面对SSLR进行了研究。我们还很好地组装了发射器和接收器，并展示了其在移动智能手机充电中的应用。结果表明，当接收机在距发射机垂直距离为2 m、视场为6°的范围内任意移动时，可以实现5 W以上的光功率（也可以获得0.6 W以上的电功率）以可忽略的衍射损耗传输到几厘米大小的接收机。最大水平移动范围可达18厘米。这种无线充电系统使智能手机在移动操作中具有无限的电池寿命，而无需电缆。
2022-01-13 eess.SP
Robust Design for NOMA-based Multi-Beam LEO Satellite Internet of Things
在本文中，我们研究了超第五代（B5G）多波束低地球轨道（LEO）卫星物联网（IoT）网络中存在信道相位不确定性的大规模接入问题，由于信道状态信息（CSI）通过网关从设备传输到卫星。采用新的非正交多址（NOMA）方案来支持分布在非常宽的范围内的大规模物联网，而不是具有多色图案的时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。针对低轨卫星能量有限的特点，分别针对非关键物联网应用和关键物联网应用场景，提出了两种抗信道相位不确定性的波束形成算法，以最小化总功耗。理论分析和仿真结果均验证了所提算法在支持卫星物联网海量接入中的有效性和鲁棒性。
2020-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Power Transmitter Deployment for Balancing Fairness and Charging Service Quality
无线能量传输（WET）最近已经成为用于为移动/物联网（IoT）设备供电的有吸引力的解决方案。作为一种使能WET技术，谐振光束充电（RBC）因其远距离、高功率和安全的“类似WiFi”移动电源而备受赞誉。为了在给定区域内为多个用户提供高质量的无线充电服务，我们制定了多个RBC发射机的部署问题，以平衡充电公平性和充电服务质量。基于RBC发射机覆盖模型和接收机充放电模型，提出了基于遗传算法和粒子群优化算法的RBC发射机覆盖模型和接收机充放电模型。此外，我们提出了一个调度方法来评估所提出的算法的性能。数值结果表明，优化后的布站方案比均匀布站和随机布站方案的充电效率提高了10%~ 20%。
2020-04-18 cs.ET eess.SP
Mask R-CNN Based Object Detection for Intelligent Wireless Power Transfer
共振波束充电（RBC）是一种具有安全性、移动性和可重复充电能力的多瓦数和数米数无线电能传输方法。然而，RBC系统操作依赖于信息可用性，包括功率接收器位置、类别标签和接收器编号。由于智能手机是最广泛使用的移动终端，我们提出了一个面具R-CNN的智能手机检测模型在RBC系统。实验表明，我们的模型将智能手机扫描时间减少到三分之一。因此，这种机器学习检测方法提供了一种智能方式来改善移动和物联网（IoT）设备无线电力传输的用户体验。
2020-04-25 eess.SP
Charging Techniques for UAV-assisted Data Collection: Is Laser Power Beaming the Answer?
随着新型冠状病毒肺炎增加了世界各地对互联互通的需求，研究人员正在瞄准可以提高覆盖率并连接未连接人群的新技术，以便在实现联合国可持续发展目标方面取得进展。在这种情况下，无人机被视为6G无线网络的关键功能之一，可以扩展前几代无线网络的覆盖范围。也就是说，有限的机载能量似乎是阻碍无人机用于无线覆盖的主要缺点。因此，提出了不同的无线和有线充电技术，例如激光束、充电站和系绳站。在本文中，我们通过对地面物联网（IoT）设备的无人机辅助数据汇集场景进行广泛的模拟，分析和比较了这些不同的充电技术。我们分析了每种充电技术的优点和缺点，最后表明，激光驱动的无人机与其他充电技术竞争激烈，在某些情况下优于其他充电技术。
2021-11-04 cs.NI eess.SP
Power from Space: Coordinated Satellite Charging for Off-Grid Wireless Systems
University of Oulu（奥卢大学）；German University in Cairo（开罗德国大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
本文针对离网场景物联网设备充电难题，提出多卫星联合服务地面设备的天基协同无线能量传输方案，评估了不同协同方案的功率表现，探讨超表面集成及星间激光传输等关键技术，梳理了相关挑战与研究方向。
2026-08-27 eess.SP
Intelligent User Association for Symbiotic Radio Networks using Deep Reinforcement Learning
在本文中，我们感兴趣的是共生无线电网络，其中物联网（IoT）网络寄生在主网络中，以实现频谱，能源和基础设施高效的通信。具体地，BS使用时分多址接入（TDMA）来服务多个蜂窝用户，并且每个IoT设备与一个蜂窝用户相关联以用于信息传输。我们专注于用户关联问题，其目标是通过最大化所有物联网设备的总速率将每个物联网设备链接到适当的蜂窝用户。然而，在获得完整的实时信道信息的困难，这使得它很难设计一个最优的策略，这个问题。为了克服这个问题，我们提出了两种深度强化学习（DRL）算法，它们都使用历史信息来推断当前信息，以便做出适当的决策。其中一种算法是集中式DRL，它利用全局信息同时为所有物联网设备做出决策。另一种算法是分布式DRL，它使用本地信息一次只为一个IoT设备做出决定。仿真结果表明，作为最优的用户关联策略，两种DRL算法的性能相当，且分布式DRL算法具有可扩展性的优势。
2019-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Probabilistic On-Demand Charging Scheduling for ISAC-Assisted WRSNs with Multiple Mobile Charging Vehicles
本文针对ISAC辅助的WRSNs提出一种多移动充电车的概率按需充电调度方法，通过综合节点属性概率分布、部分充电策略及ISAC技术优化资源利用，显著提升了能量效率、存活率并降低了充电延迟与行驶距离。
2024-02-16 cs.NI eess.SP
Deep Reinforcement Learning for Multi-User RF Charging with Non-linear Energy Harvesters
针对多节点非线性能量收集的多天线RF-WPT动态充电调度，提出低复杂度波束成形与DDPG强化学习方法，在满足能量需求的同时降低功耗。
2024-05-07 eess.SP
Distributed Laser Charging: A Wireless Power Transfer Approach
无线功率传输（WPT）是一种很有前途的解决方案，可以为电子设备提供方便和永久的能量供应。传统的WPT技术面临着为物联网（IoT）和移动设备（例如传感器、控制器、智能手机、笔记本电脑等）在米级距离上提供瓦级功率的挑战。分布式激光充电（DLC）是一种新的WPT替代方案，有可能解决这些问题，并使WPT具有与WiFi通信类似的体验。本文提出了一个多模块DLC系统模型，以说明其物理基础和数学公式。这种分析建模能够评估每个单独模块的功率转换或传输，考虑激光波长，传输衰减和光伏电池（PV电池）温度的影响。基于电-激光和激光-电功率转换的线性近似，通过测量和仿真验证，我们推导出了最大功率传输效率的封闭形式。因此，我们证明了最大功率传输效率的变化取决于在发射机，激光波长，传输距离，和光伏电池温度的电源功率。与无线信息传输（WIT）中信息传输容量的最大化类似，功率传输效率的最大化在WPT中同样重要。因此，本文的工作不仅在理论上为数据链路控制提供了思路，而且在实践中为数据链路控制系统的设计提供了指导。
2018-10-09 eess.SP
High-Efficiency Resonant Beam Charging and Communication
针对物联网设备供需矛盾，提出一种高效率谐振光束充电与通信方案，采用半导体增益介质和望远镜内部调制器降低损耗，实现16 W电力输出、11%转换效率及18 bit/s/Hz频谱效率。
2024-01-04 cs.ET cs.IT eess.SP
Towards Green Communication: Soft Decoding Scheme for OOK Signals in Zero-Energy Devices
本文针对零能耗物联网设备中曼彻斯特编码OOK信号，提出一种新型软判决译码器并推导LLR的闭式表达式及简化近似，数值结果验证了软译码对卷积码覆盖范围的显著提升。
2024-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Power Efficient Cooperative Communication within IIoT Subnetworks: Relay or RIS?
针对6G IIoT子网络低延迟高可靠通信挑战，提出TDMA/FDMA协作传输协议，利用sAPs作为DF/AF中继并采用SPCA方法优化发射功率，实验表明该方法显著降低功耗且中继方案在中断概率上优于RIS。
2024-12-24 eess.SP
Power Beacon Energy Consumption Minimization in Wireless Powered Backscatter Communication Networks
针对无线供能反向散射通信网络中功率信标（PB）能耗过高的问题，通过联合优化时隙、反射系数与发射功率，提出两种迭代算法，有效降低了PB能耗，动态功率方案效果最优。
2023-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Uplink-and-Downlink Optimization of 3D UAV Swarm Deployment for Wireless-Powered NB-IoT Networks
研究了一种基于全双工正交频分多址（OFDMA）的多无人机无线供电物联网（IoT）网络。在本文中，首先在三维（3D）中部署一群无人机，以同时为所有设备充电，即，下行链路（DL）计费时段，然后飞到该区域内的新位置，以在若干个时期中经由OFDMA从调度的设备收集信息，这是由于窄带IoT中可用的信道的潜在有限数量，即，上行链路（UL）通信时段。为了最大化物联网设备的上行吞吐量，我们联合优化了无人机群的上下行3D部署，包括设备-无人机关联、调度顺序和上下行时间分配。特别地，在研究该问题时，考虑了设备的DL能量收集（EH）阈值和UAV的UL信号解码阈值。此外，根据传感器和无人机的位置，研究了视距（LoS）和非视距（NLoS）信道模型。通过对物联网调度策略的研究，还考虑了NB-IoT中潜在的有限信道问题的影响。研究了两种调度策略：近优先（NF）策略和远优先（FF）策略。结果表明，NF方案优于FF方案的总和吞吐量最大化，而FF方案优于NF方案的系统公平性。
2020-08-07 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning for Relaying Topology: Optimization of IoT Network with Energy Harvesting
针对能量收集物联网中节点能量与位置不均衡导致的最小吞吐量最大化 NP-hard 问题，提出基于机器学习的中继拓扑算法和迭代均衡时隙分配方法，仿真验证其稳定且优于传统方案。
2023-04-27 cs.NI eess.SP
Practical Evaluation of Low-Frequency Vibration Energy Harvesting for Creating Green RFID and IoT Devices
针对绿色RFID与IoT系统的能源受限问题，本文分析了海运场景下基于振动的能量收集系统性能，验证其可为超级电容稳定供能，支撑无电池无源设备运行。
2024-10-30 cs.ET eess.SP
Freshness-aware Resource Allocation for Non-orthogonal Wireless-powered IoT Networks
本文针对无线供能物联网网络的信息新鲜度保障问题，通过构建EWSAoI最小化问题并转化为MDP，设计了基于瞬时AoI和剩余电量的最优传输调度与功率分配策略，验证了其有效性及决策边界切换特性。
2024-02-27 cs.IT eess.SP math.IT
A Multi-band Solution for Interacting with Energy-Neutral Devices
RF无线功率传输（WPT）作为一种用于为自主设备充电的技术而出现，从而实现同时的功率和信息传输。然而，随着距离的增加，单输入单通道整流天线系统无法满足大规模物联网应用的功率要求。在本文中，我们从两个层面来解决这个问题。首先，我们在三个级别上最小化能量受限设备的能量消耗。其次，我们发展到一个双频解决方案，增加RF WPT。一个频段用于向共享传输中的许多节点提供基本费用。另一方面，波束转向允许更多的耗电操作，同时引入尽可能小的干扰。我们展示了这种方法的混合RF声学定位系统。在多天线室内测试平台（Techtile）进行的实际测量显示了额外的功率增益和定位速率。
2021-12-16 cs.SY eess.SP eess.SY
