Outage Analysis of Energy Harvesting based Opportunistic Cooperative Communication Systems
无线能量收集是延长无线网络寿命的有效途径。在本文中，机会解码和转发协作通信系统中，能量受限的中继收获能量从接收到的信息信号和共信道干扰（CCI）信号，然后使用收获的能量转发正确解码的信号到目的地。与传统的能量恒定的中继系统不同，能量受限中继系统的传输功率取决于中继系统所获取的可用能量，是一个随机过程。最佳中继选择，考虑到所有的影响因素，在目的地接收信号质量的部署。推导出了中断概率的精确闭式表达式，并数值研究了实现最小中断的能量收集比的最优值。分析了CCI信号对系统中断和分集性能的影响。结果表明，该中继方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源。
2018-01-21 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
Achieving the Age-Energy Tradeoff with a Finite-Battery Energy Harvesting Source
我们研究的问题，最小化的时间平均预期年龄的信息状态更新发送的能量收集源与有限容量的电池。在以前的文献中，最优策略被观察到有一个阈值结构下的泊松能量到达，一个单位容量的电池的特殊情况。在本文中，我们将这一结果推广到任何（整数）的电池容量，并明确的阈值结构的特点。我们得到的工具，以获得任意的能量缓冲区（即电池）大小的最佳策略。这些结果之一是最小平均AoI和最高能量状态的最佳阈值的意外等效性。
2018-02-13 cs.IT 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
Optimal Transmission Policies for Energy Harvesting Age of Information Systems with Battery Recovery
我们考虑一个能量收集信息更新系统，其中传感器被允许为每次传输选择一种传输模式，其中每个模式由一个传输功率误差对组成。我们还将电池现象称为电池恢复效应，其中电池在放电后保持空闲时会释放可输送的能量。对于能量受限的信息时代（AoI）系统，这种现象引起了在传输之后恢复能量的有趣的权衡，代价是增加AoI。考虑到两个指标，即峰值年龄命中概率和平均年龄的最坏情况和平均性能指标，分别，我们提出了一个框架，制定了最佳传输方案选择问题的马尔可夫决策过程（MDP）。我们表明，通过考虑电池动态和可调传输功率一起获得的增益远远高于总和增益，如果它们被单独考虑。我们还提出了一个简单的方法来优化系统的性能，同时考虑到最坏情况下的平均性能。
2019-12-12 cs.IT cs.NI eess.SP
Age of Actuated Information and Age of Actuation in a Data-Caching Energy Harvesting Actuator
本文在数据缓存与能量收集融合的离散系统中提出执行年龄、已执行信息年龄两个时效性指标，通过三维马尔可夫链分析其平稳分布与均值，揭示二者随资源到达率的不同变化规律，助力信息语义与目标导向通信研究。
2024-01-30 cs.IT math.IT
Scheduling Status Updates to Minimize Age of Information with an Energy Harvesting Sensor
信息年龄是在监控应用程序和基于更新的系统中状态更新的新鲜度的度量。我们研究了一个实时遥感的情况下，传感器是受时变的能源约束和电池的限制。传感器通过数据包擦除通道发送更新，但不提供反馈。的问题，找到一个年龄最优的阈值政策，与传输阈值是一个功能的能量状态和估计的当前年龄，制定。分析了无记忆能量到达过程下单位电池的平均寿命。有些令人惊讶的是，对于任何有限的能量到达速率，存在正的传输年龄阈值，其对应于以低于能量到达速率所指示的速率的速率进行传输。一般电池尺寸的平均年龄的下限。
2017-02-05 cs.IT math.IT
Age of Information-Reliability Trade-offs in Energy Harvesting Sensor Networks
针对能量收集传感器网络中单次传输AoI分析可靠性保障不足的问题，提出可保证目标传输成功率的确定性、随机化方案及零差错方案的AoI闭式表达式，定义AoI-可靠性权衡概念并验证理论结果。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Age of Information in Slotted ALOHA With Energy Harvesting
针对带能量收集的 slotted ALOHA 状态更新系统，推导平均 AoI 与越限概率，并提出平衡两种传输策略的优化方法以同时改善 AoI 和吞吐量。
2023-09-30 cs.IT math.IT
Towards Energy Neutrality in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks: A Case for Distributed Compressive Sensing?
本文主张使用新兴的分布式压缩感知（DCS）范例，以部署能量收集（EH）无线传感器网络（WSN），其实际网络寿命和数据收集速率远远高于最先进的水平。特别是，我们认为EH WSN中有两个基本机制：i）与EH过程相关联的能量多样性，其使得所收集的能量可以在传感器节点之间变化，和ii）与DCS过程相关联的感测多样性使得能量消耗也可以在传感器节点之间变化，危及数据恢复。我们还认为，这样的机制提供了一种手段，以密切匹配的能源需求的能源供应，以解锁能量中立的无线传感器网络，利用EH能力的可能性。一些分析和仿真结果，以说明该方法的潜力。
2013-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Probability of Energy Harvesting Relay-aided Cooperative Networks Over Rayleigh Fading Channel
能量收集技术具有部署灵活性和降低维护费用的优点，是协作网络中中继节点能量供应的一种潜在方式。与传统的功率源不同，这种情况下的中继节点可能会以一定的概率耗尽能量，这会降低中继辅助协作传输的效益。本文研究了慢衰落信道中能量收集中继节点辅助下的协作网络的中断行为，并尝试推导出该协作协议的中断概率的封闭表达式。通过与传统的直接传输协议的比较，得出了两个结论：1）除了能量耗尽概率为零的极端情况外，分集增益不会增加; 2）在最小化中断概率的前提下，可以获得一个用于提高系统性能的乘法增益。
2014-09-01 cs.IT math.IT
Learning to Minimize Age of Information over an Unreliable Channel with Energy Harvesting
Imperial College London（帝国理工学院）；DeepMind
时间平均预期年龄的信息（AoI）的研究从能量收集发射机与有限容量的电池通过易出错的信道发送的状态更新。考虑了感测新状态更新的能量成本以及更好地捕获实际系统的传输能量成本。首先研究了混合自动重传请求（HARQ）协议下的最优调度策略，当信道和能量收集统计是已知的，并存在一个基于阈值的最优策略。对于未知环境的情况，提出了一种平均代价自学习算法，实时学习系统参数和状态更新策略。数值结果表明了所提出方法的有效性。
2021-06-30 cs.IT cs.LG cs.NI
Age of Information in a Multiple Access Channel with Heterogeneous Traffic and an Energy Harvesting Node
信息时代（AoI）是一个新出现的概念和度量数据新鲜度的指标。在这项工作中，我们研究的延迟和AOI在多址信道（MAC）与两个源节点发送不同类型的数据到一个共同的目的地。第一节点是网格连接的，并且其数据分组以突发方式到达，并且在每个时隙，其以一定概率发送一个分组。另一个能量收集（EH）传感器节点每当被充电时以一定概率生成新的状态更新。我们推导出的电网连接的节点和EH传感器的AoI的延迟作为系统中的不同参数的函数。结果表明，相互干扰对两个节点的时延和老化性能有着重要的影响。
2019-03-12 cs.IT cs.NI math.IT
Minimization of Age-of-Information in Remote Sensing with Energy Harvesting
在本文中，时间平均年龄的信息（AoI）的能量收集（EH）源装备遥感设置的最小化。EH源在离散时刻上机会性地对一个或多个过程进行采样，并通过时变无线链路将状态更新发送到汇聚节点。在任何离散时刻，EH节点决定是否使用其存储的能量来探测链路质量，并进一步决定是否对过程进行采样并基于信道探测结果来传送数据。在汇聚节点处可用的信息的新鲜度与源节点的能量缓冲器处的可用能量之间进行权衡。为此，一个无限的地平线马尔可夫决策过程理论是用来制定一个单一的能量收集源节点的时间平均预期AoI的最小化的问题。考虑以下两种场景：（i）在发射机处具有信道状态信息（CSIT）的单个过程，（ii）具有CSIT的多个过程。在每种情况下，探测信道状态，最佳的源节点采样策略是一个阈值策略，涉及的瞬时年龄的过程（ES），在缓冲区中的可用能量，和瞬时信道质量作为决策变量。最后，数值结果提供了展示的政策结构和权衡。
2021-05-06 cs.IT math.IT
Harvesting Devices' Heterogeneous Energy Profiles and QoS Requirements in IoT: WPT-NOMA vs BAC-NOMA
下一代物联网（IoT）呈现出独特的特征，即IoT设备具有不同的能量分布和服务质量（QoS）要求。本文提出了两种能量和频谱高效的传输策略，即无线功率传输辅助非正交多址接入（WPT-NOMA）和反向散射通信辅助NOMA（BAC-NOMA），利用物联网的这一特点，并采用设备之间的频谱和能量合作。此外，针对所提出的WPT-NOMA方案，还考虑了混合连续干扰消除（SIC）的应用，并通过分析结果证明了WPT-NOMA能够避免中断概率错误平层，实现全分集增益。与WPT-NOMA不同，BAC-NOMA存在一个中断概率错误平层，本文应用极值理论分析了该错误平层的渐近行为。此外，BAC-NOMA的独特特征的效果，即，采用一个设备的信号作为另一个设备的载波信号，进行了研究，并揭示了其对分集增益的影响。仿真结果也提供了所提出的策略的性能进行比较，并验证开发的分析结果。
2020-07-27 cs.IT math.IT
Information Age and Correctness for Energy Harvesting Devices with Random Access
该研究针对采用无反馈时隙ALOHA接入的两状态马尔可夫过程监测能量采集设备，提出状态依赖惩罚的易算近似方法，优化传输概率可降低平均惩罚，指出最小化平均惩罚无法保证关键状态低漏检率低。
2025-09-03 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
Age-Minimal Transmission in Energy Harvesting Two-hop Networks
我们考虑一个能量收集两跳网络，其中源通过中继与目的地通信。在给定的通信会话时间期间，源从物理现象收集测量更新并将其发送到中继，中继然后将其转发到目的地。目标是尽可能及时地将这些更新发送到目的地;即，使得信息的总年龄在通信会话结束时最小化，受到源和中继处的能量因果关系约束以及中继处的数据因果关系约束。源和中继都使用固定的但可能不同的传输速率。因此，每个更新分组引起固定的非零传输延迟。我们首先解决这个问题的单跳版本，然后表明，两跳的问题是解决了治疗的源和中继节点作为一个组合节点，与一些参数变换，并解决一个单跳之间的问题，组合节点和目的地。
2017-12-06 cs.IT cs.NI math.IT
Battery-Aware Relay Selection for Energy Harvesting Cooperative Networks
使用能量收集（EH）节点作为协作中继是实现绿色无线系统的新兴解决方案。在本文中，我们考虑多个EH中继节点收获能量的射频（RF）信号从源接收，并使用收获的能量转发源信息到目的地。与具有固定电源的传统继电器不同，由于有限的能量转换效率、充电和放电曲线之间的不匹配以及有限的能量存储容量，EH继电器可能无法永久地用于辅助源传输。我们提出了电池感知中继选择（BARS）计划，它联合考虑信道条件和电池状态的中继选择。利用马尔可夫链模型分析了该方案的中断概率。仿真结果验证了分析的准确性。通过数值计算，我们表明，所提出的BARS方案可以实现全分集阶数等于中继的数量，而不需要固定的电源电缆。
2014-08-19 cs.IT math.IT
Optimizing Version Innovation Age for Monitoring Markovian Source in Energy-Harvesting Systems
研究能量收集源实时跟踪两状态马尔可夫过程，将其建模为MDP以最小化平均VIA，证明最优传输策略基于电池电量、源状态和VIA值的阈值，并在多参数下验证了其优于基线策略的性能。
2024-10-15 cs.IT cs.NI cs.SY
Age of Information in Multi-source Updating Systems Powered by Energy Harvesting
本文考虑了一个多源实时更新系统，其中一个能量收集（EH）供电的发射机节点有多个源产生关于几个物理过程的状态更新。然后，状态更新被发送到目的地节点，其中每个状态更新的新鲜度根据信息年龄（AoI）来测量。假设每个源和收获的能量包的状态更新根据独立的泊松过程到达发射机，并且假设每个状态更新的服务时间是指数分布的。与大多数现有的聚焦于表征其平均值时，发射机具有可靠的能量源，因此不是由EH（以下称为非EH发射机）AoI的分析，我们的分析是专注于了解AoI在多源系统中的分布特性，通过其矩生成函数（MGF）的表征。特别是，我们使用的随机混合系统（SHS）的框架来推导出封闭形式的表达式的平均/MGF的AoI下的几个优先级的纪律在发射机，包括非抢占式和源不可知/源感知抢占服务策略。我们的结果的一般性证明恢复几个现有的结果作为特殊情况。
2021-09-15 cs.IT math.IT
Active Status Update Packet Drop Control in an Energy Harvesting Node
本文考虑了一种能量收集传感器节点的电池大小$B_{max}$，充电电池通过一个增量的能量收集过程，并接收更新从一个单一的信息源在时隙的时间。节点主动决定在其操作时间的一部分内使通信电路断电（OFF）或通电（ON），以便维持能量效率。接收（丢弃）在ON（OFF）时段中到达的更新分组。在ON时段期间支付确定性的每次能量成本。掉电决定可以是部分或全部性质的，从而产生用于决定ON-OFF间隔的各种选项。我们开发的年龄阈值为基础的电源开关计划，以尽量减少年龄的信息在节点上的能量收集的限制与部分和全部电源关闭选项$B_{max}=1$和$B_{max}=\infty$的情况下。
2019-11-06 cs.IT cs.NI 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
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
Version Age-Optimal Cached Status Updates in a Gossiping Network with Energy Harvesting Sensor
针对能量收集传感器构成的八卦型物联网监测网络，研究利用马尔可夫决策过程框架优化聚合器缓存策略，以最小化平均信息版本年龄，经分析与仿真验证，最优策略性能优于基线策略。
2023-11-03 cs.IT cs.NI math.IT
Outage Analysis of Spectrum Sharing Energy Harvesting Cognitive Relays in Nakagami-$m$ Channels
能量收集（EH）认知中继是解决频谱利用效率低下问题的一个令人兴奋的解决方案，同时实现绿色通信和空间多样性。在频谱共享的情况下，我们调查的认知中继网络的性能，其中一个次要的源与其目的地通过Nakagami- $m$信道通过解码和转发EH中继通信，同时保持低于预定义的阈值的主用户的中断概率。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达二次中断概率，并表明它是一个功能的概率EH中继有足够的能量进行中继，这反过来又取决于能量收集和消费率的EH中继和主要中断概率阈值。我们还表明，放松主要中断约束可能并不总是有利于认知EH中继网络由于中继的发射功率的能量约束的限制。
2015-08-30 cs.IT cs.NI math.IT
Age of Information Minimization for an Energy Harvesting Source with Updating Erasures: With and Without Feedback
考虑一个能量收集（EH）传感器，它连续监控系统并向目的地发送带时间戳的状态更新。传感器从自然界中获取能量，并将其用于为其更新操作提供动力。目的地通过成功接收的更新来跟踪系统状态。随着最近推出的信息新鲜度度量“年龄的信息”（AoI），我们的目标是设计最佳的在线状态更新策略，以尽量减少长期平均AoI在目的地，在传感器的能量因果关系约束。由于传感器和目的地之间的噪声信道，每个传输的更新可能以固定的概率被擦除，并且只有当成功接收到更新时，目的地处的AoI才会被重置为零。我们首先考虑状态更新没有反馈提供给传感器，并表明最佳努力统一更新（BU）的政策是最优的。然后，我们研究了状态更新与完美的反馈到传感器，并证明了最佳努力的均匀更新与重传（BUR）政策的最优性。为了证明所提出的政策的最优性，对于每种情况下，我们首先确定一个下界的长期平均AoI之间的广泛的在线政策类，然后构建一个序列的虚拟政策渐近接近下界。由于这些虚拟策略是原始策略的次优策略，因此原始策略是最优策略。
2019-05-10 cs.IT math.IT
Age of Information in Energy Harvesting Aided Massive Multiple Access Networks
鉴于超5G（B5G）无线网络中大规模机器类型通信设备（MTCD）的激增，能量收集（EH）辅助的下一代多址（NGMA）系统在节能数据感测和传输的背景下引起了大量关注。然而，在没有自适应时隙（TS）和功率分配方案的情况下，依赖于随机采样时刻的NGMA系统可能导致与高信息年龄（AoI）以及高功耗相关联的迟缓动作。为了减少能量消耗，我们利用一对睡眠调度策略，即多休假（MV）政策和启动阈值（ST）的政策，其特征在于在三个典型的多址接入协议，包括时分多址（TDMA），频分多址（FDMA）和非正交多址（NOMA）的上下文中。此外，我们推导出封闭形式的MTCD系统的峰值AoI，这是制定的EH功率，状态更新率和稳定性条件的约束下的优化目标的表达式。提出了一种基于精确线性搜索的算法，通过固定状态更新率来寻找最优解。作为一种设计方案，低复杂度的凹凸过程（CCP）也制定了一个接近最优的解决方案，依赖于原问题的转换成两个凸问题的差异所表示的形式。我们的仿真结果表明，所提出的算法是有益的，在考虑的多址接入协议的上下文中，在低功耗下产生较低的峰值AoI。
2021-12-23 cs.IT math.IT
When Fresh Information Is Not Enough: Age-of-Actuation-Optimal Scheduling for Energy-Harvesting Actuators
Linköping University（林雪平大学）；University of Maryland（马里兰大学）
该研究针对能量采集执行系统，将平均执行年龄最小化建模为马尔可夫决策过程，提出AoA阈值最优策略，数值验证其可在减少传输次数的同时提升执行新鲜度。
2026-10-16 cs.IT math.IT
Throughput Maximization for the Gaussian Relay Channel with Energy Harvesting Constraints
本文考虑在无线协作通信中使用能量采集器，而不是传统的时不变能量源。为了便于阐述，我们研究了经典的三节点高斯中继信道，其中源节点和中继节点利用能量收集源的能量进行传输.假设一个确定性EH模型下的能量到达时间和收获量是已知的传输之前，吞吐量最大化问题在有限的地平线上的$N$传输块进行了研究。特别地，考虑具有不同延迟约束的两种类型的数据业务：延迟约束（DC）业务（对于其，在目的地处仅允许一个块解码延迟）和无延迟约束（NDC）业务（对于其，允许多达$N$块的任意解码延迟）。对于DC的情况下，我们表明，随着时间的推移，联合源和中继功率分配是必要的，以实现最大的吞吐量，并提出了一个有效的算法来计算最佳的功率配置文件。对于NDC的情况下，虽然吞吐量最大化问题是非凸的，我们证明了分离原则的源和中继功率分配问题的最优性，在此基础上，两阶段的功率分配算法的开发，分别获得最佳的源和中继功率配置文件。此外，我们还比较了DC和NDC情形，得到了NDC情形严格优于DC情形的充分必要条件。结果表明，NDC传输是能够利用一种新形式的多样性所产生的独立源和中继能量可用性随着时间的推移在合作通信，称为“能量分集”，即使与时不变的信道。
2012-05-18 cs.IT math.IT
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
Timely Status Updates in Slotted ALOHA Networks With Energy Harvesting
本文研究能量收集设备在时隙ALOHA网络中无反馈更新状态时的信息年龄，提出基于电池电量的传输概率优化策略，平衡即时传输与能量充足传输，显著降低AoI并提升吞吐量。
2025-02-28 cs.IT eess.SP math.IT
Using Erasure Feedback for Online Timely Updating with an Energy Harvesting Sensor
考虑了一种实时状态更新系统，其中能量收集传感器正在获取关于某些物理现象的测量结果，并通过擦除信道将它们发送到目的地。该设置是在线的，其中能量根据具有单位速率的泊松过程以单位到达，到达时间随时间因果地显示。能量被保存在单位大小的电池中。传感器由目标通过反馈通知更新是否被擦除。更新需要以及时的方式成功到达目的地，即，使得信息的长期平均年龄被最小化，该信息的长期平均年龄被定义为自从最近的成功更新到达目的地以来所经过的时间。首先，它表明，最优状态更新策略具有更新结构：成功的更新时间应构成一个更新过程。然后，阈值贪婪的政策进行了调查：一个新的更新被发送，成功的一个，只有当年龄的信息增长超过一定的阈值;如果它被擦除，那么所有后续的更新尝试是grethly调度每当能量可用。最佳阈值贪婪的政策，然后解析推导。
2019-04-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Optimal Status Update for Age of Information Minimization with an Energy Harvesting Source
在本文中，我们考虑了一种情况，其中能量收集传感器连续监视系统并将带时间戳的状态更新发送到目的地。目的地通过接收到的更新来跟踪系统状态。我们使用信息年龄（AoI）指标，即自上次收到更新生成以来所经过的时间，来衡量目的地可用状态信息的“新鲜度”。我们假设能量根据泊松过程随机到达传感器，并且每个状态更新消耗一个单位的能量。我们的目标是设计最佳的在线状态更新策略，以尽量减少长期平均AoI，在传感器的能量因果关系约束。我们考虑三种情况，即，电池尺寸分别是无限的、有限的和仅一个单元。对于无限电池的情况下，我们采用了尽力而为的统一状态更新策略，并表明它最大限度地减少了长期平均AoI。对于有限电池的情况下，我们采用了能量感知的自适应状态更新策略，并证明了它是渐近最优的，当电池的大小趋于无穷大。对于最后一种情况，其中电池大小为1，我们首先表明，在广泛定义的在线策略类别中，最优策略应该具有更新结构，即，状态更新时期形成更新过程，并且每个更新间隔的长度仅取决于该间隔上的第一能量到达。然后，我们专注于一个更新的时间间隔，并证明，如果在系统中的AoI低于阈值时，第一个能量到达，传感器应该存储的能量和保持状态更新，直到AoI达到阈值，否则，它立即更新状态。我们分析了这种基于阈值的政策下的长期平均AoI的特征，并明确确定了最佳阈值。
2018-06-05 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
Age-Minimal Transmission for Energy Harvesting Sensors with Finite Batteries: Online Policies
能量收集传感器节点，被认为是发送状态更新到目的地。传感器配备了一个有限大小的电池，以节省其输入的能量，并消耗一个单位的能量，每个状态更新传输，这是交付到目的地立即通过无错误的信道。该设置是在线的，其中所收集的能量随时间的推移被因果地揭示给传感器，并且目标是设计状态更新传输策略，使得信息的长期平均年龄（AoI）被最小化。AoI定义为自最新更新到达目的地以来所经过的时间。两个能量到达模型被认为是：一个随机的电池充电（RBR）模型，和一个增量电池充电（IBR）模型。在这两种模型中，能量根据单位速率的泊松过程到达，在RBR模型中，能量值完全填满电池，在IBR模型中，能量值逐单位递增地填满电池。表征这两种模型的最优状态更新策略的关键方法是显示更新策略的最优性，其中更新间隔时间遵循特定的更新过程，该更新过程取决于能量到达模型和电池大小。然后，它示出的最佳更新策略具有能量依赖的阈值结构，其中传感器发送状态更新只有当AoI增长超过一定的阈值，这取决于可用的能量。对于RBR和IBR模型，最佳能量依赖阈值被明确表征，即，在封闭形式中，就最佳长期平均AoI而言。它还表明，最佳阈值是单调递减的电池中可用的能量，最小的阈值，这是在电池充满时生效，等于最佳的长期平均AoI。
2019-05-09 cs.IT cs.NI eess.SP
From AoI to QVAoI: Query-Based Semantics-Aware Scheduling for Energy-Harvesting IoT Status Update Systems
本文提出了一种基于查询的语义感知调度方法，通过优化查询版本信息年龄（QVAoI）来提升能量收集物联网状态更新系统的性能。
2025-11-28 cs.IT cs.NI math.IT
On Age of Information and Energy-Transfer in a STAR-RIS-assisted System
本文研究STAR-RIS辅助多天线基站系统中能量传输与信息年龄的联合优化，通过调度、波束成形和幅度相位设计降低平均总AoI并满足能量收集需求。
2023-12-05 cs.IT eess.SP math.IT
Noncoherent Relaying in Energy Harvesting Communication Systems
在能量收集（EH）中继网络中，相干通信需要精确估计/跟踪瞬时信道状态信息（CSI），这需要消耗额外的功率。作为一种补救措施，我们提出了两个非相干EH中继协议的基础上放大转发（AF）中继，即功率分裂非相干AF（PS-NcAF）和时间切换非相干AF（TS-NcAF），这不需要任何瞬时CSI。我们开发了一个非相干的框架，同时无线信息和电力传输（SWIPT），拥抱PS-NcAF和TS-NcAF在一个统一的形式。对于任意M进制非相干频移键控（FSK）和差分相移键控（DPSK），我们推导出最大似然检测器（MLD）的PS-NcAF和TS-NcAF在一个统一的形式，其中涉及积分评估，但作为最佳性能基准。为了避免昂贵的积分计算，我们提出了一个封闭形式的检测器使用高斯-勒让德近似，它实现了几乎相同的性能MLD，但在大大降低复杂性。这些基于EH的非相干检测器在瑞利衰落中实现全分集。数值结果表明，我们提出的PS-NcAF和TS-NcAF可以优于传统的电网供电的中继系统在相同的总功率约束。得到了对实际SWIPT中继系统设计有用的各种见解。有趣的是，PS-NcAF在单中继情况下优于TS-NcAF，而TS-NcAF在多中继情况下优于PS-NcAF。
2015-06-12 cs.IT math.IT
Distributed Power Control for Large Energy Harvesting Networks: A Multi-Agent Deep Reinforcement Learning Approach
CentraleSupelec（巴黎中央高等电力学院）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；University of Cassino and Southern Lazio（卡西诺和南拉齐奥大学）；Mathematical and Algorithmic Sciences Lab, Huawei France R&D（华为法国研发数学与算法科学实验室）
在本文中，我们开发了一个多智能体强化学习（MARL）框架，以获得在线功率控制策略的大能量收集（EH）多址信道，只有因果信息的EH过程和无线信道。在该框架下，我们将在线功率控制问题建模为离散时间平均场博弈（MFG），并分析表明MFG具有唯一的稳态解。接下来，我们利用平均场游戏的虚拟游戏属性，以及深度强化学习技术，以完全分布式的方式学习游戏的静态解。我们分析表明，所提出的程序收敛到唯一的固定解决方案的MFG。这反过来又确保了可以以完全分布式的方式学习最优策略。为了对分布式策略的性能进行基准测试，我们还开发了基于深度神经网络（DNN）的集中式和分布式在线功率控制方案。我们的仿真结果表明所提出的功率控制策略的有效性。特别地，基于DNN的集中式功率控制策略为大型EH网络提供了非常好的性能，对于大型EH网络，使用诸如马尔可夫决策过程的传统方法来设计最优策略是困难的。此外，这两种分布式策略的性能接近于集中式策略所实现的吞吐量。
2019-10-22 cs.AI cs.IT cs.LG
Optimal Save-Then-Transmit Protocol for Energy Harvesting Wireless Transmitters
在本文中，设计的无线通信设备完全依赖于能量收集。由于可再充电能量源不能同时充电和放电，我们称之为能量半双工约束的约束，假设两个可再充电能量存储设备（ESD），使得在任何给定时间，总是有一个ESD被再充电。能量收集率被假设为在感兴趣的时间间隔上恒定的随机变量。介绍了一种先保存后传输（ST）协议，其中一部分时间ρ（称为保存率）专门用于能量收集，剩余部分1 - ρ用于数据传输。从ESD可获得的能量与所收集的能量的比率被称为能量存储效率η。我们解决了次级ESD是η < 1的电池并且主ESD是η = 1的超级电容器的实际情况。导出了使中断概率最小的最优节省率，并由此得出了一些有用的设计准则。此外，我们还比较了瑞利衰落信道下随机电源和恒定电源的中断性能。随机功率的分集阶数与恒定功率的分集阶数相同，但性能差距可能很大。此外，我们提出的ST协议扩展到无线网络与多个发射机。它示出了系统级中断性能是严重依赖于发射机的数量和单信道中断最小化的最佳保存率之间的关系。数值结果验证了我们提出的研究。
2013-02-06 cs.IT 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
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
Transmit Power Minimization for Wireless Networks with Energy Harvesting Relays
能量收集（EH）最近已经成为绿色通信的关键技术，因为它可以用可再生能源为无线网络供电。然而，用EH节点直接取代传统的非EH发射机将是一个挑战。在本文中，我们建议部署额外的EH节点作为中继在现有的非EH网络。具体而言，所考虑的非EH网络由多个源-目的地（S-D）对组成。部署的EH中继器将轮流协助每个S-D对，并且可以实现能量分集以对抗每个EH中继器的低EH率。为了充分利用这些EH中继，与源发送功率最小化的设计目标，我们制定了一个联合功率分配和中继选择问题，然而，这是NP-难的。因此，我们提出了一个通用的框架来开发有效的次优算法，这主要是基于一个充分条件的优化问题的可行性。该条件产生有用的设计见解，也揭示了能量硬化效应，这提供了免除非因果EH信息的要求的可能性。仿真结果表明，所提出的合作策略可以实现接近最优的性能，并提供显着的节能。与只优化当前传输块性能的贪婪协作方法相比，该策略可以用更少的中继实现相同的性能，并且性能差距随着S-D对的数量增加而增大。
2016-01-17 cs.IT math.IT
Joint Power Splitting and Relay Selection in Energy-Harvesting Communications for IoT Networks
在本文中，我们考虑一个能量收集（EH）中继系统，包括一个源，一个目的地，和多个EH解码转发（DF）中继，可以收获的能量从他们收到的无线电信号。在EH DF中继器处采用功率分配比来表征用于解码在中继器处接收的源信号的能量与用于重传解码结果而收获的剩余能量之间的折衷。我们提出了一个最佳的功率分配和中继选择（OPS-RS）的框架，也考虑了传统的等功率分配和中继选择（EPS-RS）的比较目的。我们推导出OPS-RS和EPS-RS方案的中断概率的封闭形式的表达式，并通过在高信噪比区域的渐近中断分析来表征其分集增益。我们进一步研究了我们的OPS-RS框架的扩展到能量收集电池（EHB）启用的合作中继场景，其中EH继电器配备有用于存储其收集的能量的电池。我们分别针对放大转发（AF）和DF中继网络提出了基于放大转发（AF）的EHB-OPS-RS和基于DF的EHB-OPS-RS方案。数值结果表明，所提出的OPS-RS总是优于EPS-RS的中断概率。此外，基于AF和DF的EHB-OPS-RS方案的中断概率远小于OPS-RS和EPS-RS方法的中断概率，证明了在EH继电器中利用电池的益处。另外，基于DF的EHB-OPS-RS显著优于基于AF的EHB-OPS-RS，并且随着EH中继的数量增加，这种中断优势变得更加显著。
2019-10-08 cs.IT math.IT
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
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
Timely Status Updating Over Erasure Channels Using an Energy Harvesting Sensor: Single and Multiple Sources
被认为是一个状态更新系统，其中来自多个源的数据被采样的能量收集传感器和传输到一个远程目的地通过擦除通道。目标是及时提供所有源的状态更新，从而最大限度地减少累积的长期平均信息年龄（AoI）。每个源的AoI定义为自在目的地从该源接收到的最新成功状态更新的生成时间以来所经过的时间。传输受能量可用性的影响，能量根据泊松过程以单位到达，每个能量单位只能从一个源进行一次传输。传感器配备了一个单位大小的电池，以节省输入的能量。设计了一种调度策略，以确定使用可用能量对哪个源进行采样。该问题研究了两个主要的设置：没有擦除状态反馈，和完美的瞬时反馈。
2021-09-14 cs.IT cs.NI eess.SP
Control of Status Updates for Energy Harvesting Devices that Monitor Processes with Alarms
在这项工作中，我们得到最佳的传输策略中的能量收集状态更新系统。该系统监测一个随机过程，该过程可以处于正常或报警操作状态。我们捕捉新鲜度的状态更新为每个状态的随机过程中引入两个年龄的信息（AoI）变量和扩展AoI的定义，占随机过程的状态变化。我们制定手头的问题作为一个马尔可夫决策过程的假设下，状态更新的需求是较高的，当随机过程处于报警状态，利用转移成本函数，适用于线性和非线性的罚款的基础上AoI和随机过程的状态。最后，我们数值评估衍生的政策，并说明其有效性，预计未来的报警状态的能量储备。
2019-07-08 cs.IT cs.NI math.IT
Coded Status Updates in an Energy Harvesting Erasure Channel
我们考虑能量收集发射机通过擦除信道向接收机发送状态更新，其中每个状态更新的长度为$k$符号。能量到达和信道擦除是独立且同分布（i.i.d.）并且伯努利分布在每个时隙中。为了对抗信道中的擦除和能量到达的不确定性的影响，我们使用信道编码来编码状态更新符号。我们考虑两种类型的信道编码：最大距离可分离（MDS）码和无比率擦除码。对于这些模型中的每一个，我们研究了两个可实现的方案：尽力而为和保存和传输。在尽力而为方案中，发射机立即开始传输，并且如果符号具有能量则发送符号。在保存和发送方案中，发送器在开始时保持静默，以便节省一些能量，以最小化未来时隙中的能量中断。我们分析了这些政策下的平均信息年龄（AoI）。我们通过数值结果表明，随着平均充值速率的降低，具有保存并传输的MDS编码优于所有尽力而为的方案。我们表明，无比率编码与保存和传输优于所有其他计划。
2018-02-01 cs.IT cs.NI eess.SP
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 Status Updating for an Energy Harvesting Sensor with a Noisy Channel
考虑能量收集传感器持续监控系统并将带时间戳的状态更新发送到目的地。目的地通过接收到的更新来跟踪系统状态。在传感器的能量因果关系约束下，我们的目标是设计一个最优的在线状态更新策略，以最小化在目的地的长期平均信息年龄（AoI）。我们专注于场景中的源和目的地之间的信道是嘈杂的，每个传输的更新可能会失败，独立的恒定概率。我们假设没有信道状态信息或传输反馈可用于传感器。我们证明，在一个广泛定义的类的在线政策，尽最大努力的统一更新政策，这被证明是最佳的，当通道是完美的，仍然是最佳的更新失败的存在。我们的证明依赖于从鞅过程的工具，和一系列的虚拟政策的建设。
2018-03-08 cs.IT cs.NI math.IT
Timely Updates in Energy Harvesting Two-hop Networks: Offline and Online Policies
考虑了一种两跳能量收集通信网络，其中测量更新由源通过中间中继传输到目的地。更新应及时发送，以最大限度地减少信息的年龄，定义为自源生成目的地的最新更新以来所经过的时间。源和中继器使用从自然界收集的能量进行通信，这些能量存储在无限大的电池中。两个节点都使用固定的传输速率，因此更新会产生固定的延迟（服务时间）。提出了两个问题：离线问题和在线问题，在离线问题中能量到达信息是先验已知的，在在线问题中这种信息随时间被因果地揭示。在这两个问题中，它表明，它是最佳的传输更新从源的时间，因为中继准备将它们转发到目的地，使源和中继作为一个组合节点。在最优策略中反复出现的主题是，更新应尽可能均匀地分布在时间上，受能源因果关系和服务时间约束。这在离线设置中是完美实现的，并且几乎可以肯定地通过尽力策略在在线设置中实现。
2019-04-09 cs.IT cs.NI eess.SP
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
