Two-hop Communication with Energy Harvesting
具有从环境中获取能量的能力的通信节点有可能在其电池有限容量所限制的时间范围之外运行;因此，延长了整个网络的寿命。然而，在存在能量收集设备的情况下通信系统的优化需要功率分配方面的新范例，因为能量随着时间变得可用。在本文中，我们考虑的问题，两跳中继的能量收集节点的存在。当中继器工作在全双工模式时，我们确定了能量收集源和中继器的最佳离线传输方案。在半双工中继的情况下，我们提供了最佳的传输方案时，源有一个单一的能量包。
2011-09-26 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Two-Hop Communication Networks
能量收集多跳网络允许低成本、有限范围的无线设备的永久操作。与电池供电的网络相比，能量和数据因果关系约束与半双工中继操作的耦合使得操作此类网络具有挑战性。研究了具有解码转发半双工中继的能量收集两跳网络的吞吐量最大化问题。对于具有两个并行中继的系统，考虑以下四种传输模式的各种组合：来自源的广播、来自中继的多路访问以及连续中继阶段I和II。在能量到达的非因果知识和中继数据缓冲区有限的假设下，研究了一个和两个并行中继的最优传输策略。该问题是制定使用凸优化框架，它允许有效的数值解，并有助于确定最优策略的重要属性。数值结果提供吞吐量比较，并调查多个中继，中继数据缓冲区的大小，传输模式，和能量收集的吞吐量的影响。
2015-07-11 cs.IT math.IT
Age Minimization in Energy Harvesting Communications: Energy-Controlled Delays
我们考虑一个能量收集源，它从物理现象中收集测量值，并在通信会话时间内将更新发送到目的地。更新引起传输延迟，该延迟是在其传输中使用的能量的函数。每次更新使用的传输能量越多，它到达目的地的速度就越快。我们的目标是以及时的方式传输更新，即，使得信息的总年龄在通信会话结束时最小化，受到能量因果关系约束。我们考虑这个问题的两个变化。在第一种设置中，源控制测量更新的数量、它们的传输时间以及在它们的传输中使用的能量的量（其管理它们的延迟或服务时间）。在第二种设置中，测量更新随时间从外部到达，因此更新的数量变得固定，代价是向问题添加数据因果关系约束。我们在这两种设置的年龄最小的政策的特点，并讨论了年龄的信息度量的关系，在能量收集文献中使用的其他指标。
2017-12-11 cs.IT cs.NI eess.SP
Analysis of Asymmetric Dual-Hop Energy Harvesting-Based Wireless Communication Systems in Mixed Fading Environments
研究了衰落信道下基于双跳能量收集的固定增益放大转发中继通信系统的性能。我们考虑源节点（$S$）通过固定的远距离中继（$R$）与目的地节点（$D$）通信，所述固定的远距离中继从其接收到的信号中收获能量并且使用所述能量来放大接收到的信号并且将其转发到$D$。在能量收集的分析中考虑了功率分配（PS）和时间切换（TS）方案。分别通过Nakagami-$m$和$α$-$μ$衰落模型对$S$ -$R$和$R$-$D$跳进行建模。推导了端到端信噪比（SNR）统计特性的封闭式表达式，并在此基础上推导了考虑四种自适应传输策略的平均出错率（ASER）和平均信道容量（ACC）的封闭式表达式。通过Monte-Carlo模拟验证了推导的表达式。
2020-04-05 cs.IT math.IT
Timely Tracking of a Remote Dynamic Source Via Multi-Hop Renewal Updates
研究多跳多播缓存网络中的信息版本年龄，利用更新过程的半鞅表示推导端用户预期年龄的闭式表达式，发现预期年龄具有可加性结构且与更新间隔方差成正比，建议端用户以恒定间隔请求更新。
2023-04-04 cs.IT cs.NI eess.SP
Semantics-Aware Updates from Remote Energy Harvesting Devices to Interconnected LEO Satellites
本文针对能量采集物联网设备向互连低轨卫星传输状态更新的场景，提出语义感知方法优化信息版本年龄，通过跳过过时或不相关数据降低更新频率并显著提升能量效率。
2025-05-07 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Minimal Online Policies for Energy Harvesting Sensors with Random Battery Recharges
我们考虑一个能量收集传感器，该传感器将关于某些物理现象的测量更新发送到目的地。该传感器依靠从自然界收集的能量来测量和发送其更新，并配备了一个有限大小的电池来收集其收集的能量。能量收集过程是具有单位速率的泊松，并且以完全充电电池的量到达。我们的设置是在线的，因为能量到达的时间在能量被收集后被因果地透露给传感器;只有到达过程的统计数据是先验已知的。更新需要以及时的方式发送到目的地，即，使得信息的长期平均年龄在通信过程中最小化。信息的存在时间定义为最新更新到达目标后所经过的时间。我们首先表明，最优调度更新策略是一个更新策略，然后表明，它有一个多阈值结构：传感器发送更新，只有当年龄的信息增长超过一定的阈值，取决于可用的能量。
2018-02-05 cs.IT cs.NI eess.SP
Achievable Rates for Binary Two-hop Channel with Energy Harvesting Relay and Finite Battery
本文研究了二进制两跳信道中能量收集中继的联合信息和能量传输问题。我们考虑在继电器和能量传输的能量损失的有限电池的大小。换句话说，为了能够发送包含能量的符号，中继器必须接收多个包含能量的符号。因此，我们面对的是一种与记忆有关的通道。我们将电池中节省的能量建模为信道状态，挑战是接收器不知道信道状态。我们提出了两种不同的可实现的方案，第一个是基于状态相关的叠加编码和第二个是基于等效定时信道的方法。我们的方案都是基于块马尔可夫编码和反向解码技术。由于这两种方法，我们发现可实现的速率与模型的单字母表达式。
2021-09-28 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperation in Energy Harvesting Wireless Networks
我们考虑一个由源节点、中继节点和目的节点组成的两跳通信网络，其中源节点和中继节点都有外部业务到达。中继转发源节点的流量的一部分到目的地和合作是在网络级执行。此外，源节点和中继节点都具有能量收集能力和无限电池来存储收集的能量。我们研究了能量约束对稳定区域的影响。具体地说，我们提供了两跳网络的能量收集源和中继的稳定区域上的内部和外部边界。
2013-09-06 cs.IT cs.NI math.IT
Resource Allocation of Dual-Hop VLC/RF Systems with Light Energy Harvesting
本文研究了双跳异构可见光通信（VLC）/射频（RF）通信系统中以总吞吐量最大为目标的时间分配优化问题。本文研究了两种情况。对于第一种情况，我们考虑一个光无线供电通信网络（WPCN），其中所有用户收获能量从接收到的光波在下行链路（DL），然后他们使用收获的能量在上行链路（UL）信道的基础上的时分多址（TDMA）方案发送信息信号。在UL的最佳时间分配，以最大化所有用户的总吞吐量。对于第二种情况，基于双跳VLC/RF的时间切换同时光波信息和功率传输（TS-SLIPT）假设LED在第一跳DL中同时传输信息和功率（即，VLC链接）。在中继站处收集的能量用于在第二跳中通过UL发送信息信号（即，RF链路）。我们提出了一个多目标优化问题（MOOP）来研究UL和DL和速率最大化之间的权衡。然后将非凸MOOP框架转化为等价形式，得到一组Pareto最优资源分配策略。我们还通过数值结果说明了所提出的方法的有效性。
2020-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Harvesting Wireless Sensor Networks: Delay Analysis Considering Energy Costs of Sensing and Transmission
能量收集（EH）提供了一种大大提高无线传感器节点寿命的方法。然而，EH过程中固有的随机性可能导致执行感测操作和将感测到的信息发送到信宿的显著延迟。与大多数现有的EH传感器网络的延迟性能的研究，其中只考虑传输的能量消耗，我们考虑的感知和传输的能量成本。具体来说，我们考虑一个EH传感器，监测一些状态的环境属性，并采用了一个收获，然后使用协议来执行感测和传输。为了全面地研究延迟性能，我们考虑两个互补的度量并解析地导出它们的统计：（i）更新年龄-测量从传感器获得信息到感测到的信息被成功发送到接收器所花费的时间，即，在接收器处更新的信息有多及时，以及（i i）更新周期-测量两个连续成功传输之间的持续时间，即，接收器处的信息更新的频率。我们的研究结果表明，传感能量成本的考虑导致了两个指标之间的一个重要的权衡：更频繁的更新导致在接收端提供的信息不及时。
2016-03-15 cs.IT math.IT
Optimal Transmission Policies for Multi-hop Energy Harvesting Systems
在本文中，我们考虑了一个多跳能量收集（EH）通信系统中的全双工模式，到达数据和收获的能量曲线在源和中继建模为一般功能。该模型包括EH系统的离散到达过程作为一个特殊情况。我们研究的吞吐量最大化问题，考虑最小的利用能源的来源和中继，并找到最佳的离线算法。我们表明，两跳传输问题的最佳解决方案有三个主要步骤：（i）解决点对点的吞吐量最大化问题的源;（ii）解决点对点的吞吐量最大化问题的中继（后应用的解决方案的第一步作为输入的第二个问题）;（iii）最小化利用能源的来源。此外，我们表明，如何完成时间最小化问题的最佳算法可以从吞吐量最大化问题的算法。此外，对于吞吐量最大化问题，我们提出了一个在线算法，并表明它是更有效的比基准（这是一个直接应用现有的点对点在线算法的多跳系统）。
2016-12-30 cs.IT math.IT
Optimizing Version AoI in Energy-Harvesting IoT: Model-Based and Learning-Based Approaches
针对能量收集物联网状态更新系统，研究语义指标版本信息年龄（VAoI）的优化，根据系统模型的三种认知程度提出对应策略，结合MDP与RL分析性能权衡，为语义感知策略设计提供指导。
2025-10-01 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Scheduling and Power Allocation for Two-Hop Energy Harvesting Communication Systems
能量收集（EH）是近年来新兴的绿色通信技术。为了实现其潜力，需要重新设计通信协议，以对抗收集能量的随机性。在本文中，我们研究如何应用中继，以改善短期性能的EH通信系统。对于EH源和非EH半双工中继，我们考虑两个不同的设计目标：1）短期吞吐量最大化;和2）传输完成时间最小化。这两个问题都是联合调度和功率分配问题，在中继的半双工约束，提出了相当具有挑战性的。一个关键的发现是，定向注水（RDD），这是单跳EH系统的最佳功率分配算法，可以作为指导两跳通信系统的设计，因为它不仅决定了最佳性能的值，但也形成了基础，以获得最佳的解决方案，为两个设计问题。基于一个放松的能量配置文件，以及与ESTA算法，我们推导出这两个问题的最佳解决方案的关键属性，然后提出有效的算法。仿真结果表明，调度和功率分配优化是必要的两跳EH通信系统。
2012-12-21 cs.IT math.IT
Performance of Two-Hop Cooperative Cognitive Networks with an Energy Harvesting Relay
本文研究了一种基于能量收集（EH）多天线中继的协作认知无线电网络（CCRN），研究了在峰值干扰功率控制下，时间切换（TS）和功率分配（PS）协议的中断和吞吐量性能。我们假设中继分别在第一跳和第二跳中使用最大比合并和发射天线选择。与其他文献不同，我们最佳地结合了直接和中继信号在目的地，并证明，由于随机性质的信道和功率控制，有相当大的改善性能。我们还分析了EH-CCRN的性能与增量中继，{解析量化吞吐量的增益{上} EH-CCRN}。对于少量的天线在中继，吞吐量性能的EH-CCRN实际上是劣于一个使用的直接链路没有中继，而增量方案总是优越的。我们建立，存在EH参数的最佳值，导致TS和PS EH协议的最大吞吐量。在某些特殊情况下，我们推导出这些封闭形式的表达式。计算机模拟用于验证推导的表达式。
2020-09-21 cs.IT math.IT
Optimal Update in Energy Harvesting Aided Terahertz Communications with Random Blocking
在本文中，我们考虑了一个信息更新系统，其中无线传感器通过随机阻塞太赫兹信道向目的地发送及时的更新，并提供收集的能量和可靠的能量备份。通过建立一个无限状态马尔可夫决策过程（MDP），寻求最优信息更新策略，使信息年龄（AoI）和可靠能量成本的时间平均加权和最小.通过推导各分量上价值函数的单调性，证明了最优信息更新策略具有阈值结构。基于这种特殊的结构，提出了一种有效计算最优策略的算法。数值结果表明，所提出的最优更新策略优于基线策略。
2021-10-16 cs.IT math.IT
End-to-end Throughput Maximization for Underlay Multi-hop Cognitive Radio Networks with RF Energy Harvesting
研究了能量收集认知无线电网络（EH-CRN）中主用户（PU）和次用户（SU）共存的绿色模式，其中无电池SU捕获PU的频谱和能量，以提高频谱效率和绿色能源利用率。为了降低SU的发射功率，我们采用时分多址的多跳传输，通过该多跳传输，SU首先从PU的RF信号中收获能量，然后在分配的时间内与PU同时发射数据，所有这些都在授权频谱中。这样，每个SU的可用发射能量主要取决于在轮到发射之前所收获的能量，即能量因果关系。同时，必须严格控制SU的发射功率，以保护PU免受有害干扰。因此，受能量因果关系约束和干扰功率约束，我们研究了端到端的吞吐量最大化问题的最优时间和功率分配。为了解决这个非凸问题，我们首先等价地将其转化为一个凸优化问题，然后提出了联合最优时间和功率分配（JOTPA）算法，迭代求解一系列的可行性问题，直到收敛。大量的仿真评估的性能与JOTPA的EH-CRN在三个典型的部署场景，并通过与其他两个资源分配算法进行比较，验证了JOTPA的优越性。
2017-03-08 cs.IT math.IT
Multi-Agent Reinforcement Learning for Energy Harvesting Two-Hop Communications with a Partially Observable State
我们考虑一个能量收集（EH）发射机通过EH继电器与接收机通信。收集的能量用于数据传输，包括电路能量消耗。如在实际场景中，由所收集的能量、电池水平、数据缓冲器水平和信道增益组成的系统状态仅部分地可由EH节点观察到。此外，EH节点仅具有关于它们自己的发送信道的信道增益的过时知识。我们的目标是找到分布式传输策略，旨在最大限度地提高吞吐量。在每个EH节点中实现基于卡尔曼滤波器的信道预测器，以估计其自身信道的当前信道增益。此外，为了克服系统状态的部分可观测性，EH节点彼此合作以在信令阶段期间获得关于它们的参数的信息。我们将问题建模为马尔可夫博弈，并提出了一种多智能体强化学习算法来寻找传输策略。我们展示了可实现的吞吐量和所需的信令之间的权衡，并为所提出的算法提供收敛保证。结果表明，即使当信令开销被考虑在内，该算法优于其他方法，不考虑合作。
2019-04-08 cs.IT math.IT
Optimal Update for Energy Harvesting Sensor with Reliable Backup Energy
在本文中，我们考虑了一个信息更新系统，其中无线传感器发送及时更新的目的地通过擦除通道与收获的能源和可靠的备份能源的供应。采用信息年龄（AoI）度量在目的地接收更新的及时性。我们的目标是找到最佳的信息更新策略，最大限度地减少时间平均加权和的AoI和可靠的备份能源成本，制定一个无限状态马尔可夫决策过程（MDP）。证明了最优信息更新策略具有阈值结构。基于这种特殊的结构，提出了一种有效计算最优策略的算法。数值结果表明，所提出的最优更新策略优于基线策略。
2022-01-05 cs.IT math.IT
State Amplification and Masking While Timely Updating
在状态更新系统中，状态更新过程所携带的多个特征要求追求超越由更新信息的年龄测量的及时性的目标。我们考虑这样一个问题，发射机发送状态更新消息，通过一个无噪声的二进制能量收集信道，相当于一个定时信道。发射机的目的是放大或屏蔽更新过程中携带的能量状态信息。接收机提取编码信息，推断能量状态序列，同时保持状态更新的及时性。因此，更新的定时必须被设计为控制消息速率、能量状态不确定性和信息的年龄。我们调查这三种方式之间的权衡可实现的速率，减少能量到达状态的不确定性，和年龄的信息，零和无限电池的情况下。
2022-02-23 cs.IT math.IT
Closed-Form Analysis of Non-Linear Age-of-Information in Status Updates with an Energy Harvesting Transmitter
及时的状态更新对于在大规模物联网（IoT）中启用应用至关重要。考虑到信息产生、传输和能量收集过程的随机性，对具有能量收集发送器的状态更新系统的数据新鲜性进行了度量。性能由信息年龄（AoI）的非线性函数来评估，AoI被定义为自从在接收器处生成最新状态信息以来所经过的时间。该系统被配制成两个队列的状态包产生和能量到达都假定为泊松过程。在服务时间可忽略的情况下，考虑了任意缓冲区和电池容量的先来先服务（FCFS）和后来先服务（LCFS）规则，提出了一种利用非线性罚函数计算平均罚函数的方法.给出了平均AoI、指数罚函数下的平均罚函数以及AoI的阈值违反概率的封闭形式。当服务时间服从指数分布时，采用矩阵几何方法求出平均峰值AoI。结果表明，FCFS规则下，状态更新频率需要仔细选择，根据服务速率和能量到达率，以最小化的平均惩罚。
2019-06-01 cs.IT cs.NI math.IT
Timely Status Updating Through Intermittent Sensing and Transmission
我们考虑了一种新的间歇性状态更新模型，其中具有间歇性能量源的能量收集节点通过非抢占式感测和传输操作对接收器执行状态更新。每个操作花费节点的单次能量再充电，并且节点在操作时不能收获能量。每次更新的感测时间与一般分布无关。传输队列具有接收感测操作后产生的分组的单个服务器、一般服务时间分配和用于保存最新到达的更新分组的单个数据缓冲器。一旦能量被收集，节点必须决定是否激活感测以生成新的更新或传输以将现有的更新（如果有的话）发送到接收器。我们证明，平均峰值年龄的信息（AoI）在接收器是最小化的基于阈值的停止规则，只接受年轻的数据包的传输服务器。然后，我们使用这个结果来解决平均AoI优化所考虑的停止规则，通过新的混合等待和阈值计划。我们的数值结果表明，平均AoI保持混合计划的改善。
2020-02-20 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Networks with RF Energy Harvesting: A Contemporary Survey
射频（RF）能量传输和收集技术最近已经成为为下一代无线网络供电的替代方法。由于这种新兴技术能够实现无线设备的主动能量补充，因此其在支持具有服务质量（QoS）要求的应用方面是有利的。在本文中，我们提出了一个广泛的文献综述的研究进展，在无线网络的RF能量收集能力，称为RF能量收集网络（RF-EHN）。首先，我们提出了一个概述的射频EHN，包括系统架构，射频能量收集技术和现有的应用。然后，我们介绍了电路设计的背景以及最先进的电路实现，并回顾了专门为RF-EHN设计的通信协议。我们还根据网络类型探讨了RF-EHN开发中的各种关键设计问题，即，单跳网络、多天线网络、中继网络和认知无线电网络。最后，我们展望了一些开放的研究方向。
2014-09-05 cs.IT cs.NI math.IT
Age-Minimal Online Policies for Energy Harvesting Sensors with Incremental Battery Recharges
被认为是一个传感器节点发送测量更新有关的一些物理现象的目的地。该传感器依靠从自然界收集的能量来传输其更新，并配备了一个有限的$B$大小的电池，以节省其收集的能量。根据泊松过程，能量以单位递增地为电池充电，并且一次更新消耗一个能量单位到达目的地。该设置是在线的，其中能量到达时间在能量被收集之后被因果地揭示。目标是及时更新目的地，即，使得信息的长期平均年龄最小化，受到能量因果关系约束。信息在给定时间的年龄定义为自最新更新到达目的地以来所花费的时间。它示出的最佳更新策略如下的更新结构，其中的更新时间是独立的，和提交一个更新和具有$k$单位的能量剩余在电池中的任何两个连续的事件之间的持续时间是独立的和相同的分布对于一个给定的$k\leq B-1$。明确表征了$B=2$能量单位的情况下的最优更新策略，并且示出了它具有能量依赖的阈值结构，其中传感器仅在年龄增长超过一定阈值时才更新，该阈值是其电池中能量的量的函数。
2018-02-22 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Energy Harvesting Networks with Energy Cooperation: Procrastinating Policies
本文考虑了多终端网络的能量收集发射机节点，也能够无线传输能量或接收能量从网络中的其他节点。特别是，联合最佳的发射功率和能量传输策略，最大限度地提高总吞吐量的双向，两跳，和多个接入信道被确定。它示出的节点与无限大小的电池，延迟能量传输，直到能量需要立即在接收节点是总吞吐量最优的。集中在这样的拖延政策，而不会失去最优性，所述联合优化问题可以分解为能量转移和消耗的能量分配问题，这是解决串联。这种分解是持有有限大小的电池的情况下，以及，使用部分拖延的政策，避免电池溢出。据观察，对于两跳信道，所提出的算法有两个流体注水的解释，并为多址接入信道，它减少到一个单一的发射机的问题，总能量到达。数值结果表明，吞吐量的改善与双向能源合作没有合作和单向合作。
2015-08-20 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
Timely Updating with Intermittent Energy and Data for Multiple Sources over Erasure Channels
被认为是一个状态更新系统，其中多个数据源产生的数据包被传递到一个目的地通过共享的能量收集传感器。传感器一次只能传输一个来源的数据（如果可用），这取决于能源可用性。传输被修剪为擦除，并且每个成功的传输构成其在目的地处的对应源的状态更新。目标是调度源传输，使得集体长期平均信息年龄（AoI）最小化。AoI被定义为自在其源处生成最近成功接收的数据以来所经过的时间。为了解决这个问题，首先考虑具有单个源的情况，重点是阈值等待策略，其中传感器仅在能量和数据都可用的时间增长到一定阈值以上时才尝试传输。根据这一政策，工业区的分布具有充分的特点。然后，这是用来分析的多个源的情况下，最大年龄优先调度，其中传感器的资源专用于源的性能在任何给定的时间与最大的AoI。可实现的集体长期平均AoI以封闭形式导出。多个数值评估表明，最佳阈值的行为作为一个函数的系统参数，并展示了基于阈值的间歇性能源和数据到达的等待政策的好处。
2021-09-15 cs.IT cs.NI eess.SP
Effect of Energy Harvesting on Stable Throughput in Cooperative Relay Systems
本文研究了随机介质接入条件下，能量约束对一个源节点、一个中继节点和一个目的节点组成的两跳网络的影响。被认为是一个擦除的碰撞信道，源和中继节点具有能量收集能力和无限的电池来存储收集的能量。此外，源和中继节点具有外部流量到达，并且中继将源节点的流量的一部分转发到目的地;在网络级执行合作。对于给定的传输概率向量的稳定区域的内界和外界。然后，分别获得内界和外界的封闭性，并且它们是相同的。这项工作不仅是连接信息论和网络的一个步骤，通过研究最大稳定吞吐量区域度量，而且它挖掘了相对未开发和重要的能量收集领域，并评估了对这一重要措施的影响。
2015-02-04 cs.IT cs.NI math.IT
Stochastic Online Control for Energy-Harvesting Wireless Networks with Battery Imperfections
在能量收集（EH）网络中，能量存储设备（即，电池）通常并不完美。在本文中，我们考虑一个实用的电池模型，有限的电池容量，能量（放电）充电损失，能量耗散。考虑到这样的电池的缺陷，我们依靠李雅普诺夫优化技术开发一个随机的在线控制方案，旨在最大限度地利用EH多跳无线网络的数据率。它是建立该算法可以提供一个可行的和有效的数据准入，功率分配，路由和调度解决方案，而不需要任何统计知识的随机信道，数据流量，和EH过程。数值结果表明了该方法的优点。
2016-05-27 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
Age of Information in Gossip Networks: A Friendly Introduction and Literature Survey
本文综述了八卦网络中的信息年龄研究，涵盖随机八卦算法、不同拓扑下的及时性扩展、年龄感知八卦及变体，并指出开放问题与未来方向。
2023-12-26 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Design of a Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted FM-DCSK-SWIPT Scheme with Non-linear Energy Harvesting Model
在本文中，我们提出了一种可重构的智能表面（RIS）辅助的频率调制（FM）差分混沌键控（DCSK）计划，同时无线信息和功率传输（SWIPT），称为RIS-FM-DCSK-SWIPT计划，低功耗，低成本，高可靠性的无线通信网络。特别是，所提出的计划下开发的非线性能量收集（EH）模型，可以准确地描述实际情况。所提出的RIS-FM-DCSK-SWIPT方案具有不需要信道状态信息的吸引人的特点，从而避免了复杂的信道估计。在多径瑞利衰落信道下，我们进一步推导了该方案的能量短缺概率和比特出错率（BER）的理论表达式。此外，我们研究了两种不同情况下关键参数对所提出的传输方案性能的影响，即，RIS辅助接入点（RIS-AP）和双跳通信（RIS-DH）。最后，我们进行了各种蒙特卡洛实验，以验证理论推导的准确性，说明所提出的方案的性能优势，并给出了一些设计的启示，为今后的研究。
2023-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of User-Assisted Nonlinear Energy Harvesting NOMA Network with Alamouti/MRC
本文研究用户辅助非线性 EH NOMA 双跳网络，结合 Alamouti-STBC、MRC 与 DF 中继，推导 Nakagami-m 衰落下精确及渐近 OP，并经 Monte Carlo 仿真验证直连链路可显著改善远端用户性能。
2024-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunistic Routing aided Cooperative Communication MRC Network with Energy-Harvesting Nodes
在本文中，我们考虑了一个多跳合作网络建立在两个能量收集（EH）解码和转发（DF）中继，这是提供与收获存储使用（HSU）架构，以收获能量从周围环境中使用的能量缓冲区。为了提高该网络的数据传输效率，提出了在目的节点采用最大比合并（MRC）算法合并源节点和中继节点的信号，以及考虑中继节点的位置、信道状态和能量缓冲状态的机会路由（OR）算法。应用离散时间连续状态空间马尔可夫链模型（DCSMC），推导了基于算法的无限大缓冲区能量极限分布的理论表达式。进一步，利用能量缓冲区的极限分布和发射机候选集的概率，得到了基于算法的网络中断概率、吞吐量和时隙代价的理论表达式。仿真结果验证了推导的算法为基础的理论表达式。
2023-02-02 cs.IT math.IT
Optimal Status Updating with a Finite-Battery Energy Harvesting Source
METU（中东理工大学）；Auburn University（奥本大学）
本文研究了具有有限电池的能量收集源如何通过最优策略发送状态更新以最小化信息年龄的期望惩罚，提出了一种单调阈值策略作为最优解，并通过数值分析展示了电池容量增加对平均年龄的改善效果。
2019-05-22 cs.IT cs.SY eess.SY
Joint Transfer of Energy and Information in a Two-hop Relay Channel
研究了两跳信道中带有射频能量收集中继的联合信息和能量传输问题。我们考虑一个有限的电池大小在继电器和确定性的能量损失在传输能量。换句话说，为了能够发送包含能量的符号，中继器必须接收多个包含能量的符号。因此，我们面对的是一种与记忆有关的通道。在接收端不知道信道状态的情况下，将电池中节省的能量建模为信道状态。首先，我们考虑没有任何信道噪声的问题，并得出一个可实现的速率。接下来，我们将结果扩展到第二跳（中继-接收器链路）中具有独立且同分布噪声的情况。
2017-04-13 cs.IT math.IT
Energy Harvesting Noncoherent Cooperative Communications
本文研究了能量收集（EH）中继系统中的同时无线信息和功率传输（SWIPT）。与现有的需要信道状态信息（CSI）进行相干信息传递的SWIPT方案不同，我们提出了一种用于解码转发（DF）中继系统的非相干SWIPT框架，绕过了对CSI的需要，从而节省了网络中的能量。SWIPT框架以统一的形式包含功率分配非相干测向（PS-NcDF）和时间切换非相干测向（TS-NcDF），并支持任意M进制非相干频移键控（FSK）和差分相移键控（DPSK）。精确的（非相干）最大似然检测器（MLDs）的PS-NcDF和TS-NcDF的开发在一个统一的形式，其中涉及积分评价，但作为非相干SWIPT的最佳性能基准。为了降低精确MLD的计算成本，我们还提出了封闭形式的近似MLD，实现接近最佳的性能，从而作为一个实用的解决方案，非相干SWIPT。数值结果表明，第一和第二跳之间的性能折衷，通过调整的时间切换或功率分配参数，其最佳值最小化的符号出错率（SER）严格介于0和1之间。我们证明，M-FSK的结果在一个显着的节能M-DPSK的M >= 8，因此M-FSK可能更适合EH中继系统。
2015-05-27 cs.IT math.IT
UROP: A Simple, Near-Optimal Scheduling Policy for Energy Harvesting Sensors
本文考虑了一个单跳无线网络，其中一个中心节点（或融合中心，FC）收集来自一组m个能量收集（EH）节点（例如无线传感器网络的节点）的数据。在每个时隙中，m个节点中的k个节点可以由FC调度用于在k个正交信道上传输。FC不知道节点的EH过程和当前电池状态;但是，它知道先前传输尝试的结果。我们的目标是找到一个低复杂度的调度策略，最大化的总吞吐量的数据积压系统使用的收获的能量，对于所有类型（均匀，非均匀，独立，相关（即马尔可夫）等）。EH流程。能量被假定为存储在节点电池中的损耗，直到存储容量（无限容量的情况下也被考虑）。这个问题是在有限和无限的问题视野。提出了一种低复杂度的策略UROP（Uniformizing Random Ordered Policy），并证明了其近似最优性。数值算例表明，在合理的电池容量下，UROP以近乎完美的效率使用到达的能量。由于该问题是一个具有平均报酬准则的不安分多臂强盗（RMAB）问题，因此UROP可能比通信网络有更广泛的应用领域。
2014-01-02 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
Modeling Interfering Sources in Shared Queues for Timely Computations in Edge Computing Systems
本文针对两跳边缘计算系统中信息年龄问题，提出基于吸收马尔可夫链的精确解析模型，并用两状态模型降阶技术近似干扰流量，实现大规模源场景下 AoI 的高效计算。
2024-08-02 cs.IT cs.NI cs.PF
Green Cognitive Relaying: Opportunistically Switching Between Data Transmission and Energy Harvesting
能源效率已经成为一种鼓励，而且更重要的是，它是设计下一代无线通信标准的必要条件。在目前的工作中，一个双跳认知（二次）中继系统被认为是，将多个放大和转发继电器，一个相当具有成本效益的解决方案。首先，辅助中继器感测无线信道，扫描主网络活动，然后将它们的报告传送到辅助基站（SBS）。之后，SBS基于这些报告和它自己的估计，协作地决定是否存在主传输。在前一种情况下，所有次级节点开始从主节点的传输中收获能量。在后一种情况下，系统通过最佳中继选择策略发起辅助通信。该系统的性能评估是彻底调查，通过假设现实的信道条件，即，不同的链路距离、瑞利衰落和过时的信道估计。检测和中断概率以及平均收获能量推导出新的封闭形式的表达式。此外，能源效率优化问题的解析公式化和解决，而在功耗最小化的必要条件，为每个次级节点。从绿色通信的角度来看，事实证明，能量收集极大地增强了次级节点的资源，特别是当主要活动密集时。
2016-06-09 cs.IT math.IT
Linear/Non-Linear Energy Harvesting Models via Multi-Antenna Relay Cooperation in V2V Communications
本文研究V2V通信中多天线中继协作的RF能量收集系统，推导双跳解码转发中继在双瑞利衰落下的误比特率，对比PS/DA-EH模式与L/NL-EH模型，发现PS-EH在等天线和距离下更优且可通过增加功率或天线优化性能。
2023-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Design of Energy-Harvesting Hybrid VLC-RF Networks
在本文中，我们考虑了一个室内下行双跳混合可见光通信（VLC）/射频（RF）的情况。对于每个传输块，我们动态地分配一部分时间资源给VLC，另一部分分配给RF传输。在第一阶段（即，VLC传输），LED将数据和能量两者携带到能量采集器中继节点。在第二阶段（即，RF通信）时，中继器利用所收集的能量来将解码的信息重新发送到远端RF用户。在此阶段，LED继续向中继节点传输功率（无信息），旨在收集可用于下一个传输块的能量。我们制定的意义上的最大化的数据率解码转发（DF）中继的假设下的优化问题。作为设计参数，直流（DC）偏置和分配的VLC传输的持续时间被考虑在内。特别地，联合非凸优化被分成两个子问题，然后循环求解。在第一个子问题中，我们固定分配的VLC链路的持续时间，并利用优化最小化（MM）过程来解决非凸直流偏置问题。在第二子问题中，我们固定在前一步骤中获得的DC偏置，并解决针对所分配的VLC链路持续时间的优化问题。我们的研究结果表明，更高的数据率可以通过解决直流偏置和持续时间的联合问题相比，单独优化直流偏置。
2022-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
Secrecy Outage Analysis of Energy Harvesting Relay-based Mixed UOWC-RF Network with Multiple Eavesdroppers
研究了双跳水下光通信射频网络在多个窃听者通过射频链路入侵的情况下的物理层安全性能。水下源和目的地之间的中间解码和转发中继节点将光信号转换为电形式，并在中继器从系统内的集成功率信标收集的能量的帮助下将其重新传输到目的地节点。源到中继链路（UOWC）遵循混合指数广义Gamma湍流与指向错误损害，而所有其余的链路（RF）进行$κ-μ$阴影衰落。关于入侵者的类型，这里考虑两种情况，即，合谋（\textit{Scenario-I}）和非合谋（\textit{Scenario-II}）的窃听者和安全中断概率的解析表达式，严格正保密容量的概率，和有效的保密吞吐量推导出封闭的形式为每个场景。此外，UOWC和RF信道参数以及检测技术对保密容量的影响进行了论证，在此之后，对所考虑的两种情况进行了比较，表明窃听者之间的勾结对保密吞吐量造成了最有害的威胁，但是在目的地和功率信标节点处采用分集以及外差检测可以获得更好的保密级别，而不是强度调制和直接检测技术。最后，所有推导出的表达式通过蒙特卡罗模拟证实。
2023-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Energy Accumulation Against Co-channel Interference in Wireless Energy Harvesting MIMO Relaying
研究了三节点多输入多输出中继系统中多天线中继处存在同信道干扰的情况。与传统的中继网络相反，我们考虑的情况下，中继是一个能量收集（EH）节点，并没有嵌入式能源供应。但它配备了可充电电池，以便它可以从源和共信道发射器发送的RF信号中收集和积累所收集的能量，以支持其操作。利用所考虑的系统的固有特性，我们开发了一种新的累积然后转发（ATF）协议，以消除CCI的有害影响。在所提出的ATF方案中，在每个传输块的开始处，中继可以选择EH操作以从源和CCI获取能量，或者信息解码（ID）操作以在遭受CCI的同时解码和转发源的信息。具体地，仅当中继站处的累积能量可以支持第二跳中的无中断传输时才激活ID操作。否则，在继电器处调用EH操作以收集和积累能量。通过建模的中继有限容量电池作为一个有限状态马尔可夫链（MC），我们推导出一个封闭的形式表示的系统吞吐量的建议ATF计划在混合Nakagami-m和瑞利衰落信道。数值结果验证了我们的理论分析，并表明所提出的ATF格式的能量积累显着优于现有的一个没有能量积累。
2016-09-29 cs.IT math.IT
From Timestamps to Versions: Version AoI in Single- and Multi-Hop Networks
Linköping University（林雪平大学）
本文提出版本信息年龄（VAoI）作为基于内容的度量指标，分析其在不同调度策略下的平稳分布及最优阈值，以提升通信网络效率。
2026-01-08 cs.IT cs.NI math.IT
Low-Complexity AoI-Optimal Status Update Control with Partial Battery State Information in Energy Harvesting IoT Networks
本文研究能量收集物联网中仅知部分电池状态信息下的状态更新控制问题，提出CN策略及WUGC扩展方法，以低复杂度实现近最优的AoI性能。
2025-04-08 cs.IT cs.SY eess.SY
Age of Information: An Introduction and Survey
我们总结了最近在信息时代（AoI）的广泛领域的贡献。特别是，我们描述了目前的最先进的设计和优化的低延迟的网络物理系统和应用程序中，源发送时间戳的状态更新感兴趣的收件人。这些应用程序希望在接收方的状态更新尽可能及时;然而，这通常受到有限系统资源的约束。我们描述了AoI的及时性指标，并提出了适用于各种来源和系统的AoI评估分析的一般方法。从基本的单服务器队列开始，我们将这些AoI方法应用于一系列日益复杂的系统，包括通过噪声信道传输的能量收集传感器，并行服务器系统，嵌入式网络以及各种单跳和多跳无线网络。我们还探讨了更新年龄是如何与MMSE方法的采样，估计和控制的随机过程。本文最后回顾了在网络物理应用中采用年龄优化的努力。
2020-07-16 cs.IT cs.NI math.IT
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer for Two-hop OFDM Relay System
研究了两跳正交频分复用（OFDM）解码转发（DF）中继通信系统中的无线信息和功率同步传输（SWIPT）问题，中继从信源发送的射频信号中获取能量，然后利用获取的能量辅助信源到目的地的信息传输。在中继站处考虑功率分裂接收器，其将接收到的信号分裂成两个功率流以分别执行信息解码（ID）和能量收集（EH）。为了更好地理解这样的系统的行为和探索的性能极限，资源分配进行了研究，以最大化的总可实现的传输速率。一个优化问题，它联合考虑到功率分配，子载波配对和功率分裂，制定。针对其非凸性，设计了一种基于分离原则的低复杂度资源分配策略。仿真结果表明，该策略可以显著提高系统性能。研究结果表明，在采用EH中继的两跳OFDM系统中，中继应部署在源端附近，而在采用传统非EH中继的两跳OFDM系统中，中继应部署在源端和目的端之间。
2014-07-01 cs.IT math.IT
Version-Aware Communication in Multi-Hop IoT Networks with Feedback
Linköping University（林雪平大学）
研究多跳物联网网络中版本感知通信，构建双层优化框架联合优化源更新策略与中间节点反馈转发策略，最小化通信开销并维持目的端版本感知信息（VAoI）性能，给出最优源策略及相关表达式。
2026-07-07 cs.IT cs.NI math.IT
Full-Duplex Backscatter Interference Networks Based on Time-Hopping Spread Spectrum
未来的物联网（IoT）预计将无线连接数十亿个低复杂度设备。对于物联网中的无线信息传输（WIT），物联网设备的高密度及其自组织通信导致了强烈的干扰，这成为WIT的瓶颈。此外，大量物联网设备的电池更换即使不是不可行的，也是困难的，这使得无线能量传输（WET）变得可取。这促使：（i）全双工WIT的设计，以减少延迟并实现有效的频谱利用，以及（ii）使用反向散射天线实现无源物联网设备，该天线使WET能够从一个设备（读取器）到另一个设备（标签）。然而，同时链路的密度的结果增加加剧了干扰问题。在本文中，提出了全双工反向散射通信（BackCom）网络的设计，其中一种新的多址接入方案的基础上跳时扩频（TH-SS）的设计，使单向WET和双向WIT在共存的反向散射阅读器标签的链接。本文提出了BackCom网络的综合性能分析，包括前向/后向比特出错率和WET效率和中断概率，其中占能量收集在标签，非相干和相干检测在标签和阅读器，分别和异步传输的影响。
2017-04-19 cs.IT math.IT
Statistical Guarantee Optimization for AoI in Single-Hop and Two-Hop Systems with Periodic Arrivals
信息时代（AoI）已被证明是一个有用的度量在网络系统中，及时的信息更新是很重要的。在文献中，最小化“平均年龄”得到了相当大的关注。然而，各种应用对更新提出了更严格的年龄要求，这需要AoI分布的知识。此外，在一个多跳设置，这是重要的无线网络控制系统（WNCS）的研究，AoI分布的分析还没有得到解决。为此，我们研究了具有两跳的WNCS中的AoI的分布，并设计了关于生成信息更新的频率最小化AoI分布的尾部的问题，即，在先来先服务（FCFS）排队规则下，监控进程的采样率。我们认为，计算的精确表达式的AoI分布可能并不总是可行的，因此，我们选择计算的AoI分布的尾部上界。使用这些上界，我们制定的上限最小化问题（UBMP），即，无约束UBMP和α-松弛上界最小化问题（α-UBMP），其中α> 1是一个近似因子，并解决它们，以获得“好”的启发式率的解决方案。我们证明了我们的方法的有效性，通过解决三个服务分布：几何，指数和Erlang的建议UBMPs。仿真结果表明，所得到的速率解是接近最优的最小化尾部的AoI分布所考虑的分布。
2020-10-04 cs.IT math.IT
