STAR-RIS Assisted Wireless-Powered and Backscattering Mobile Edge Computing Networks
针对有限HAP计算能力及信道衰减问题，提出STAR-RIS辅助的WPB-MEC任务卸载方案，并通过闭式结果与BCD算法最大化SCBs，仿真显示性能较仅本地计算提升9.9倍。
2024-03-05 eess.SP
Symbiotic Radio: Cognitive Backscattering Communications for Future Wireless Networks
异构的无线业务和呈指数级增长的业务量要求新的频谱和能量高效的无线通信技术。在本文中，提出了一种新的技术，称为共生无线电（SR），利用认知无线电（CR）和环境后向散射通信（AmBC）的优点和解决的缺点，导致互惠频谱共享和高度可靠的后向散射通信。特别地，SR中的次发射机（STx）基于认知反向散射通信通过源自主发射机（PTx）的RF信号向次接收机（SRx）发送消息，因此次系统不仅与主系统共享无线电频谱，而且共享功率和基础设施。作为回报，辅传输向主系统提供有益的多径分集，因此两个系统形成互惠频谱共享。更重要的是，在SRx处利用联合解码来实现高度可靠的反向散射通信。为了充分利用SR的潜力，在本文中，我们解决了SR中的三个基本任务：（1）通过有源负载增强反向散射链路;（2）通过联合解码实现高度可靠的通信;（3）使用可重构智能表面捕获PTx的RF信号。新兴的应用，设计挑战和开放的研究问题也将被讨论。
2020-07-03 cs.SY eess.SP eess.SY
Integration of Backscatter Communication with Multi-cell NOMA: A Spectral Efficiency Optimization under Imperfect SIC
未来的无线网络有望利用可用的频谱资源连接大规模的低功耗通信设备。反向散射通信（BC）是通过利用环境射频（RF）波实现无线设备之间的通信而在未来无线网络中实现无电池传输的新兴技术。非正交多址接入（NOMA）由于其高频谱效率而近来引起了极大的关注。这两种技术的结合可以在未来网络的发展中发挥重要作用。本文提出了一种新的优化方法，以提高非正交多址接入（NOMA）-BC网络的频谱效率。我们的框架同时优化基站的功率分配和反射系数（RC）的反向散射设备在每个小区的假设下，不完美的信号解码。频谱效率最大化的问题是功率和RC的耦合，这是具有挑战性的解决。为了使这个问题易于处理，我们首先将其解耦成两个子问题，然后应用分解方法和Karush-Kuhn-Tucker条件来获得有效的解决方案。数值结果表明，所提出的NOMA-BC网络的性能比纯NOMA网络没有BC。
2022-08-01 eess.SP
Computation Bits Maximization in a Backscatter Assisted Wirelessly Powered MEC Network
在本文中，我们介绍了一个反向散射辅助无线供电的移动边缘计算（MEC）网络，其中每个边缘用户（EU）可以通过混合收集然后发送（HTT）和反向散射通信将任务比特卸载到MEC服务器。特别是，考虑到一个实际的非线性能量收集（EH）模型和部分卸载计划在每个欧盟，我们提出了一个计划，以最大限度地提高加权和计算比特的所有欧盟的后向散射反射系数和时间，主动发射功率和时间，本地计算频率和执行时间的每个欧盟。通过引入一系列辅助变量，并利用非线性EH模型的性质，将原非凸问题转化为凸问题，并导出了部分最优解的封闭表达式。仿真结果表明，该方案的优势，在基准计划的加权和计算比特。
2020-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
A Retrodirective Wireless Power Transfer Scheme for Ambient Backscatter Systems
物联网（IoT）的关键挑战之一是实时可持续地为大量IoT设备供电。在本文中，我们考虑了一个无线功率传输（WPT）的情况下，能量发射器（ET）能够逆向WPT和能量接收器（ER）能够在环境源（AS）的存在下，周围的反向散射。ER通过从AS向ET反向散射信号来请求WPT，然后ET向ER反向波束成形能量信号。为了消除固有的直接链接的环境干扰，我们提出了一个计划的环境后向散射训练。具体地说，ER改变反射系数多次，同时根据称为训练序列，其设计标准，我们也提出了一定的模式反向散射每个环境符号。为了评估系统的性能，我们推导出在ER的平均收获功率的解析表达式。我们的数值结果表明，与所提出的方案，ER收获几十个$μ$ W的功率，没有任何CSI估计或从ER的主动传输，这是一个显着的改进，低功耗和低成本的环境反向散射设备。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-aided Wireless-Powered Backscatter Communications for Sustainable Internet of Underground Things
本研究提出将可重构智能表面与无线供能反向散射地下传感器网络集成，以克服地下信道损伤，并通过农业案例证明其在总吞吐量上优于三个基准，为可持续地下物联网提供新方案。
2024-12-18 cs.NI eess.SP
Integrated Real-Time Testbed for Wideband RFID and Wireless Power Transfer
Graz University of Technology（格拉茨工业大学）；NXP Semiconductors Austria GmbH & Co KG（恩智浦半导体奥地利有限公司）
提出一个集成实时8×8分布式MIMO测试平台，用于宽带反向散射通信和无线功率传输，通过信道状态信息实现能量收集增益和实时定位。
2026-06-04 eess.SP
Energy-Efficient Backscatter Aided Uplink NOMA Roadside Sensor Communications under Channel Estimation Errors
提出了一种基于非正交多址接入（NOMA）的节能交替优化框架，用于超5G智能交通系统（ITS）的反向散射辅助无线供电上行链路传感器通信。具体而言，载波发射器（CE）的发射功率和反射系数的后向散射辅助路边传感器的信道不确定性优化的能量效率（EE）的最大化的网络。制定的问题是解决所提出的两阶段交替优化算法AOBWS（交替优化后向散射辅助无线供电传感器）。在第一阶段，AOBWS采用迭代算法，通过简化的封闭形式计算卡尔达诺的公式，以获得最佳CE发射功率。在第二阶段，AOBWS使用非迭代算法，提供了一个封闭形式的表达路边传感器的服务质量（QoS）和电路功率约束下的最佳反射系数的计算。以全局最优穷举搜索（ES）算法为基准.仿真结果表明，AOBWS算法可以达到接近最优的性能，具有很低的复杂度，这使得它适合于实际的实现。
2022-05-14 eess.SP
Homoscatter: Towards efficient connectivity for ZigBee backscatter system
后向散射的最新进展为超低功耗通信开辟了一个有前途的方向。然而，最先进的ZigBee反向散射系统Interscatter部署时存在几个缺点。它的反向散射标签和激励源蓝牙很难解码来自其他ZigBee节点的数据包，这使得Interscatter单向通信。此外，它采用瞬时相位变化调制信息，产生明显的旁瓣，对相邻信道的干扰严重。为了解决上述问题，我们介绍了Homoscatter，一种新型的ZigBee反向散射系统，采用特定的ZigBee设备来产生单音，并利用连续的相位变化来调制信息，从而消除了频谱泄漏。同时对激励数据包的包头进行码字转换，提高了环境信号的利用率。Homoscatter的原型包括一个微芯片无线电，一个反向散射标签和一个商品接收器。评估表明，Homoscatter的占用带宽比Interscatter小3倍。当信道容量为17.5 kbps时，连续相变调制通过激励报头上的码字转换达到13 kbps。基于广泛传播的物联网设备，Homoscatter是在物联网设备之间建立高效连接的实用方法。
2021-11-20 cs.SY eess.SP eess.SY
Energy-Efficient Hybrid Offloading for Backscatter-Assisted Wirelessly Powered MEC with Reconfigurable Intelligent Surfaces
研究了一种基于无线能量传输（WPT）的后向散射移动边缘计算（MEC）网络，该网络具有可重构智能表面（RIS），无线设备（WD）可以在后向散射通信（BC）和主动传输（AT）模式之间切换，卸载任务比特并获取能量.我们利用RIS来最大限度地提高能源效率（EE）。为此，我们优化了时间/功率分配、本地计算频率、执行时间、后向散射系数和RIS相移。这个目标导致了具有冲突目标的多目标优化问题（MOOP）。因此，我们同时最大化系统吞吐量和最小化能源消耗通过切比雪夫方法，转化为两个单目标优化问题（SOOP）。对于吞吐量最大化，我们利用交替优化（AO）产生两个子问题。对于第一个，我们推导出封闭形式的资源分配。对于第二个，我们设计的RIS相移通过半定松弛，凸函数编程的差异，优化最小化技术，和一个惩罚函数，强制执行一个秩一的解决方案。对于能量最小化，我们推导出封闭形式的资源分配。我们展示了几个基准的收益。例如，使用$20$元件RIS，EE可以高达3（Mbits/Joule），比无RIS的情况（仅实现2（Mbits/Joule））提高了150%。
2022-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
SARLink: Satellite Backscatter Connectivity using Synthetic Aperture Radar
SARLink提出利用现有SAR卫星与机械调制角反射器实现无源地面节点到低轨卫星的超远距离反向散射通信，并通过子孔径处理算法从原始SAR数据中提取比特，实验验证了其可行性。
2025-03-18 cs.ET cs.NI eess.SP
Wireless Connectivity in the Sub-THz Spectrum: A Path to 6G
毫米波段（即20 GHz以上和高达300 GHz）中的无线通信被预见为下一代无线系统的关键使能技术。预期巨大的可用带宽以实现高数据速率无线通信，并且因此满足未来无线网络的要求。在本文中，我们讨论并说明了新的范例为亚太赫兹物理层，其目的是在最大限度地提高频谱效率，最大限度地减少设备的复杂性，或找到良好的折衷。适当的调制方案和多天线系统提供的解决方案进行评估的基础上，各种潜在的情况。
2022-01-17 eess.SP
BeamScatter: Scalable, Deployable Long-Range backscatter communication with Beam-Steering
WiFi反向散射标签可以实现物联网设备与低功耗商用WiFi硬件的直接连接。然而，该领域中的大多数现有技术的反向散射标签实现具有有限的发射器到标签的范围，不适合于部署在WiFi网状网中，并且不充分利用当今的WiFi网络能力（诸如MIMO）。在本文中，我们提出了BeamScatter，它可以实现一个反向散射标签的MIMO技术的基础上，可以工作在一个非常长的28米的距离从一个接入点，使他们的部署在WiFi网状网。BeamScatter提出了一种新的技术，以88 uW的极低功耗对MIMO标签执行波束控制，同时实现500kbps的峰值吞吐量。接下来，BeamScatter创建了一个新的建模框架来决定标签上的最佳相位设置，以引导WiFi接入点的后向散射信号。
2022-10-14 eess.SP
Design of Ambient Backscatter Training for Wireless Power Transfer
使用能量波束成形的无线功率传输（WPT）是用于低功率物联网（IoT）设备的有前途的解决方案。在这项工作中，我们认为WPT从能量发射器（ET）采用反向WPT使用大型相控天线阵列的能量接收器（ER）能够环境后向散射。反向WPT的优点是在ET处不需要显式信道估计，并且环境反向散射的使用消除了在ER处主动传输的需要。我们提出了一种训练序列设计，即，改变ER处的反射系数的模式，以消除来自环境源的直接链路干扰。我们表明，当周围的符号持续时间是已知的，环境干扰被完全取消所提出的设计。我们分析模型的系统，并找到平均收获功率在ER考虑Nakagami- $m$衰落信道和非线性能量收集模型。我们的结果清楚地表明，所提出的解决方案是强大的相关器的一个小的定时偏移失配。当来自周围环境中不期望的相邻源的干扰不显著时，ER可以成功地收获数十到数百$μ$ W的功率，这对于低功率IoT设备是一个重要的改进。
2020-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
UGV-assisted Wireless Powered Backscatter Communications for Large-Scale IoT Networks
无线供电的反向散射通信（WPBC）能够实现超低功耗通信，因此在物联网（IoT）网络中很有前途。然而，在实践中，由于其通信距离短，因此在大规模物联网网络中应用WPBC具有挑战性。为了应对这一挑战，本文利用无人驾驶地面车辆（UGV）来协助WPBC在大规模物联网网络中的应用。特别是，我们研究了接入点（AP）、标签阅读器和UGV的网络规划和动态资源分配的联合设计，以最大限度地减少总能耗。此外，AP可以在半双工（HD）或全双工（FD）复用模式下操作。在HD模式下，推导了最优小区半径，并以封闭形式给出了最优功率分配和发射/接收波束赋形。在FD模式下，给出了资源分配的最优解和两个低计算复杂性的次优解。仿真结果表明，在标签读取器而不是在AP处的动态功率分配主导了网络能量效率，而在FD模式下工作的AP在能量效率方面优于HD模式下的AP。
2021-10-06 cs.IT eess.SP math.IT
Resilient and Efficient Aerial Wireless Sensor Networks Using Pinching-Antenna Systems
本文针对空中无线传感器网络，提出捏合天线系统，通过优化天线布置最大化网络连通性，设计启发式天线布置算法与迭代无人机部署算法，仿真验证该系统可提升网络连通性与效率。
2026-10-16 eess.SP
Energy-Efficient Backscatter-Assisted Coded Cooperative-NOMA for B5G Wireless Communications
在这篇手稿中，我们提出了一个交替的优化框架，以最大限度地提高能源效率的后向散射使能的合作非正交多址接入（NOMA）系统，通过优化发射功率的源，功率分配系数（PAC），和功率的中继节点下不完美的连续干扰消除（SIC）解码。提出了一种三阶段低复杂度的节能交替优化算法，该算法综合考虑了服务质量、功率预算和协作约束，对发射功率、PAC和中继功率进行优化。随后，联合信道编码框架被引入，以提高远用户的性能，没有直接的通信链路与基站（BS），具有恶劣的信道条件。在目的节点，采用联合设计的准循环低密度奇偶校验（QC-LDPC）码实现基于和积算法（SPA）的联合迭代译码器，对远端用户数据进行联合译码。仿真结果表明，所提出的后向散射使能的合作NOMA系统优于其对手，提供了一个有效的性能，在能源效率。此外，建议联合设计的QC-LDPC码提供了一个很好的比特错误率（BER）性能，联合解码的远用户数据考虑BSC合作NOMA系统，只有几个解码迭代。
2022-08-20 cs.IT eess.SP math.IT
Neyman-Pearson Detector for Ambient Backscatter Zero-Energy-Devices Beacons
本文提出一种用于环境反向散射系统中零能量设备（ZED）信标的Neyman-Pearson检测框架，通过预定义虚警概率确定最佳检测阈值并结合BC序列提高精度，实验和仿真证明其在不同噪声水平下具有高可靠性和鲁棒性。
2025-04-28 eess.SP
Backscatter-Aided NOMA V2X Communication under Channel Estimation Errors
反向散射通信（BC）已经成为用于在nextG（即，超越5G）无线网络。BC的基本思想是通过使用现有的环境射频信号在无线设备之间进行通信的可能性。非正交多址接入（NOMA）由于其高频谱效率和大规模连接性而近来引起了极大的关注。本文提出了一种新的优化框架，以最大限度地减少总发射功率的BC-NOMA合作车辆到一切网络（V2XneT），同时确保服务质量。更具体地，基站（BS）在第一时隙中向其关联的路边单元（RSU）发送叠加信号。然后RSU利用解码和转发协议在第二时隙中将叠加的信号发送到它们的服务车辆。RSU覆盖区域内的反向散射装置（BD）也接收叠加信号，并通过调制自身信息将其反射到车辆。因此，目标是在完美和不完美的信道状态信息下同时优化BS和RSU的发射功率以及BD的反射系数。能源效率问题是一个多变量耦合的非凸优化问题，求解起来非常复杂。因此，我们首先将原问题转化为两个子问题，然后采用迭代次梯度法来获得一个有效的解决方案。仿真结果表明，所提出的BC-NOMA V2XneT提供了比没有BC的传统NOMA V2XneT更高的能量效率。
2022-02-03 eess.SP
Wireless Connectivity and Localization for Advanced Air Mobility Services
通过充当交通信号灯的模拟，无人机对无人机通信的通信信令是城市和农村环境中先进空中机动性（AAM）成功的关键。AAM应用的部署，例如空中出租车和空中救护车，特别是大规模的部署，需要一个可靠的信道，用于两个或多个飞机之间的点对点和广播通信。在高度移动的环境中实现如此高的可靠性，需要为灵活性和效率而设计的通信系统。本文介绍了建立和维护一个可靠的通信信道之间的多架飞机在独特的AAM设置的基础。随后，它提出的概念和结果的无线覆盖和移动性的AAM服务使用蜂窝网络作为地面网络基础设施。最后，我们分析了无线定位性能在三维AAM走廊时，利用蜂窝网络，考虑不同的走廊高度和基站密度。我们强调未来的研究方向和开放的问题，以提高整个手稿的无线覆盖和本地化。
2022-02-21 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
Resource Allocation via Backscatter-Aware Transmit Antenna Selection for Low-PAPR and Ultra-Reliable WSNs
本文提出了一种背散射感知的发射天线选择方法，通过多目标优化提升WSN的可靠性和能效，减少PAPR和BCF，实现通信与传感的共存。
2026-01-06 eess.SP
Ambient Backscatter Communications in Mobile Networks: Crowd-Detectable Zero-Energy-Devices
在本文中，我们介绍了新的概念，人群检测零能量设备。这些设备收集太阳能或环境光能来为自己供电，反向散射环境波以进行通信，并且只要设备靠近所考虑的智能手机，就可以同时被连接到网络的智能手机和网络本身检测到。这种设备是物联网未来的一种有前途的可持续解决方案。我们描述了一个用例的例子：由于连接到无线网络的智能手机的匿名和透明的参与，资产跟踪具有零增加的能量，零新信号和零网络中的新基础设施。然后，我们展示了这种设备的第一个原型，这些设备可以反向散射电视，4G和5G信号，并展示了我们在具有挑战性的条件和环境中的第一次实验。
2021-10-12 eess.SP
Advancing Ubiquitous Wireless Connectivity through Channel Twinning
本文提出一种模块化信道孪生架构，融合多模态感知与分散式训练，以解决xG网络中异构场景下的高保真低开销信道获取问题，并探讨其应用与未来研究方向。
2025-03-12 eess.SP
Reinforcement Learning for Interference Avoidance Game in RF-Powered Backscatter Communications
RF供电的反向散射通信是一种很有前途的新技术，可用于物联网（IoT）和无线传感器网络（WSN）等无电池应用。然而，由于这种通信是基于周围的射频信号和无电池设备，它们很容易受到干扰和干扰。在本文中，我们模拟的用户和一个聪明的通信网络作为一个游戏环境中的后向散射通信网络之间的互动。我们设计了考虑后向散射时间的用户和接收者的效用函数。证明了这两个子对策优化问题的凸性，并得到了Stackelberg对策平衡点的封闭表达式。由于缺乏系统信噪比和发送方传输策略的信息，采用Q学习算法动态迭代的方式获得最优策略。我们进一步介绍了热引导Q学习作为一种有效的方法，以加快收敛的传统Q学习。仿真结果表明，我们的方法可以获得相当大的性能改善相比，随机和固定的后向散射时间传输策略，提高了约31%的收敛速度的Q学习。
2019-03-08 eess.SP
Simultaneous Harvest-and-Transmit Ambient Backscatter Communications under Rayleigh Fading
环境反向散射通信是一种新兴的范例，也是低功率无线设备普遍连接的关键推动因素。它主要适用于物联网（IoT）以及计算和连接能力扩展到传感器和微型设备的情况，这些设备以低功耗预算交换数据。环境反向散射通信的前提是通过智能联网、射频（RF）能量收集和以单个比特和指令的粒度进行功率管理来构建能够以无电池方式操作的设备网络。由于这种创新的通信方法，它是必不可少的，以调查这些设备的性能在实际的约束条件。为此，本文建立了无线供电的环境反向散射设备的模型，并推导出瑞利衰落下中断概率的封闭式表达式。基于此表达式，本文提供了功率分配因子，该因子平衡了能量收集和可实现的数据速率之间的权衡。我们的研究结果还揭示了功率分配因子，收获的能量和可实现的数据速率之间的复杂相互作用。
2019-06-24 cs.SY eess.SP eess.SY
IoT Connectivity Technologies and Applications: A Survey
物联网（IoT）正在迅速成为我们生活和多个行业不可或缺的一部分。我们预计物联网连接设备的数量将爆炸性增长，并将在未来几年内达到数千亿。为了支持这样的大规模连接，研究了各种无线技术。在本调查中，我们提供了现有无线物联网连接技术的广泛视角，并讨论了几种可有效用于实现物联网大规模连接的新兴技术和解决方案。特别是，我们根据覆盖范围对现有的无线物联网连接技术进行了分类，并回顾了具有不同规格的各种类型的连接技术。我们还指出了现有连接技术在实现大规模物联网连接方面面临的关键技术挑战。为了应对这些挑战，我们进一步回顾和讨论了一些有前途的技术示例，例如压缩感知（CS）随机接入、非正交多址接入（NOMA）和基于大规模多输入多输出（mMIMO）的随机接入，这些技术可以在未来的标准中用于支持物联网连接。最后，根据各种服务要求对物联网应用进行了分类。对于每组分类应用，我们概述了其合适的物联网连接选项。
2020-02-28 eess.SP
Signal Detection in Ambient Backscatter Systems: Fundamentals, Methods, and Trends
本文综述环境背散射通信（AmBC）网络中的信号检测基础、挑战与方法，分析各类检测器优劣及强干扰链路影响，为IoT与无线通信研究者提供参考。
2023-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Time Scheduling and Energy Trading for Heterogeneous Wireless-Powered and Backscattering-based IoT Networks
未来的物联网网络由异构类型的物联网设备（具有各种通信类型和能源约束）组成，这些设备被假定属于物联网服务提供商（ISP）。为了给基于后向散射和无线供电的设备供电，ISP必须与能源服务提供商（ESP）签订合同。本文研究了ISP和ESP之间的战略互动及其对异构设备联合最优时间调度和能量交易的影响。为此，我们提出了一个经济的框架，使用Stackelberg游戏，以最大限度地提高网络吞吐量和能源效率的ISP和ESP。具体来说，ISP导致游戏发送其最佳的服务时间和能源价格的要求（最大限度地提高其利润）的ESP。ESP然后优化和供应的传输功率，满足ISP的要求（同时最大限度地提高ESP的效用）。为了获得Stackelberg均衡（SE），我们应用反向归纳技术，该技术首先导出ESP的封闭形式的解。然后，为了解决ISP的非凸优化问题，我们利用块坐标下降和凹凸过程技术来设计两个划分方案（即，部分调整（PA）和联合调整（JA））以找到构成局部SE的最优能量价格和服务时间。数值结果表明，通过联合优化异构物联网设备的能量交易和时间分配，与传统传输方法相比，ISP的利润可以得到显着改善。ESP和ISP的利润和PA/JA方案的复杂性之间的不同权衡也可以被数值调整。仿真结果还表明，当ISP的每发送比特的收益高于给定阈值时，所获得的局部SE接近社会最优福利。
2020-08-31 cs.NI eess.SP
Joint Optimization for Secure Ambient Backscatter Communication in NOMA-enabled IoT Networks
非正交多址接入（NOMA）作为第六代（6G）时代的大规模连接的新型空中接口技术已经出现。最近NOMA在反向散射通信（BC）中的集成由于其在低功耗物联网（IoT）网络中的应用而引发了重大的研究兴趣。然而，这些网络的链路安全方面还没有得到很好的研究。本文为提高NOMA环境BC系统的物理层安全性提供了一种新的优化框架。我们的系统模型考虑了NOMA物联网用户和反向散射节点（BN）在存在多个窃听者（ED）的情况下的同时操作。由于无线广播传输，周围区域中的ED可以偷听基站（BS）和BN的通信。因此，主要目标是通过优化BN反射系数和BS发射功率来增强链路安全性。为了衡量所提出的方案的性能，我们还提出了次优NOMA和传统的正交多址接入作为基准计划。Monte Carlo仿真结果表明，NOMA BC方案在系统保密率方面优于无BC的纯NOMA方案和传统的正交多址接入方案。
2021-11-21 eess.SP
Access Point Selection for Bistatic Backscatter Communication in Cell-Free MIMO
研究无小区MIMO网络中的双站反向散射通信，利用区域先验知识提出一种最优载波发射器与读取器接入点选择算法，并推导MAP检测器，显著提升了系统错误性能。
2024-07-25 eess.SP
Wireless Connectivity of a Ground-and-Air Sensor Network
本文表明，当考虑室外场景和无线通信使用的IEEE 802.11协议与偶极天线，地面反射是一个重要的传播机制。这样，该环境的双射线模型就可以以一定的准确度预测接收信号功率。该研究对无人机与地面传感器的通信具有一定的应用价值。在所提出的无线传感器网络（WSN）场景中，无人机必须接收来自环境的信息，这些信息由位于地面上的传感器收集，并且需要保持它们与基站之间的连接，以保持服务质量，同时在环境中移动。
2022-11-19 cs.NI eess.SP
Deep Reinforcement Learning for Backscatter-Aided Data Offloading in Mobile Edge Computing
无线网络优化已经变得非常具有挑战性的问题的规模和复杂性大大增加，由于异构的服务和资源需求的网络实体之间的紧密耦合。深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）通过不断与环境交互，为不同的网络实体提供了一种构建知识、自主决策的机制，从而提高网络性能。在本文中，我们首先回顾典型的DRL方法和最近的增强。然后，我们讨论了DRL在移动边缘计算（MEC）中的应用，该应用可用于低功耗物联网设备，例如，医疗保健监测中的无线传感器，将计算工作负载卸载到附近的MEC服务器。为了平衡卸载和计算中的功耗，我们提出了一种新的混合卸载模型，该模型利用RF通信和低功率反向散射通信的互补操作。DRL框架，然后定制优化传输调度和工作负载分配在两种通信技术，这是提高卸载性能显着相比，现有的计划。
2020-01-28 cs.IT eess.SP math.IT
AI-Programmable Wireless Connectivity: Challenges and Research Directions Toward Interactive and Immersive Industry
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文探讨了将传统信号处理与AI结合以实现高效、可编程和可扩展的无线连接基础设施的挑战，重点分析了紧凑型AI模型在资源受限环境下的应用及其实现路径。
2026-03-31 cs.SY eess.SP eess.SY
Cooperative Backscatter NOMA with Imperfect SIC: Towards Energy Efficient Sum Rate Maximization in Sustainable 6G Networks
反向散射通信与非正交多址接入（NOMA）的组合具有在即将到来的第六代（6G）无线网络中支持低功率大规模连接的潜力。更具体地说，反向散射通信可以收集和使用大气中现有的RF信号进行通信，而NOMA通过相同的频率和时间资源向多个无线设备提供通信。本文提出了一种新的资源管理框架后向散射辅助合作NOMA通信在即将到来的6G网络。特别是，所提出的工作同时优化了基站的发射功率，中继节点，反向散射标签的反射系数，和时间分配下不完美的连续干扰消除，以最大限度地提高系统的总速率。为了得到一个有效的解决方案的资源管理框架，我们提出了一个二分法和对偶理论的结合，其中采用次梯度法优化拉格朗日乘子。数值结果表明，所提出的解决方案提供了良好的性能。当将所提出的技术的性能与保证最优解的蛮力搜索技术进行比较时，但是蛮力搜索技术非常耗时，可以看出性能上的差距实际上为0%。因此，所提出的框架提供了相当于繁琐的蛮力搜索技术的性能，同时提供了更低的复杂性。合作NOMA的文献中的作品考虑了合作和直接通信的平等时间分配。我们的研究结果表明，优化的时分可以提高性能超过110%的高发射功率。
2022-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Defeating Eavesdroppers with Ambient Backscatter Communications
本文提出利用环境反向散射通信将原始消息分为主动发射与反向散射两部分传输，使窃听者难以检测携带密钥等秘密信息的反向散射消息，从而在几乎不增加额外功率和计算资源的情况下提升通信安全。
2023-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless-Enabled Asynchronous Federated Fourier Neural Network for Turbulence Prediction in Urban Air Mobility (UAM)
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of Colorado（科罗拉多大学）；University of Oulu（奥卢大学）
为了满足城市内部交通日益增长的流动性需求，已经提出了城市空中流动性（UAM）的概念，其中垂直起降（VTOL）飞机用于提供乘车服务。在UAM中，飞机可以在被称为走廊的指定空域中运行，该走廊连接航空器。GBS和飞机之间的可靠通信网络使UAM能够充分利用空域，并创建快速，高效和安全的运输系统。在本文中，无线连接性能的UAM的特点，提出了一个空间模型。对于这种设置，一个任意选择的GBS和其相关的飞机之间的距离的分布和拉普拉斯变换的GBS所经历的干扰推导。使用这些结果，确定基于信号干扰比（SIR）的连通性概率以捕获UAM飞机到地面通信网络的连通性性能。然后，利用这些连接结果，提出了一个使用傅立叶神经网络的无线异步联邦学习（AFL）框架，以解决UAM操作期间湍流预测的挑战性问题。对于这种AFL方案，引入了一种具有过时意识的全局聚合方案，以加快收敛到UAM飞机使用的最佳湍流预测模型。仿真结果验证了UAM无线连接的理论推导。结果还表明，所提出的AFL框架收敛到最优湍流预测模型的速度比同步联邦学习基线和无陈旧AFL方法更快。此外，结果表征了不同参数设置下飞机湍流模型的无线连接和收敛性能，为UAM设计提供了有用的指导。
2021-12-26 cs.AI eess.SP
Eco-Friendly 0G Networks: Unlocking the Power of Backscatter Communications for a Greener Future
本文研究反向散射通信与0G网络的集成，通过分析架构、运营目标及Waste Factor指标，展示其对绿色物联网在性能、可扩展性和可持续性方面的提升，并指出应用前景与挑战。
2024-11-20 cs.ET cs.NI eess.SP
A Promising Technology for 6G Wireless Networks: Intelligent Reflecting Surface
未来十年将部署高度数字化、智能化和全球数据驱动的智能信息社会。下一代6 G无线通信网络是实现这一宏伟蓝图的关键，有望连接一切，提供全维度无线覆盖，整合所有功能，支持全垂直应用。最近的研究表明，具有无线环境控制能力的智能反射表面（IRS）是一种很有前途的6 G网络技术。具体地，IRS可以智能地控制波前，例如，通过大量的可调谐元件的相位，幅度，频率，甚至极化，从而实现细粒度的3-D无源波束形成。在本文中，我们首先给出了下一代6 G网络的蓝图，包括愿景，典型场景和关键性能指标（KPI）。然后，我们提供了IRS的概述，包括新的信号模型，硬件架构和在6 G网络中的竞争优势。此外，我们还详细讨论了IRS在6 G网络连接中的潜在应用，包括智能可控的无线环境、无处不在的连接、深度连接和全息连接。最后总结了IRS在6 G网络中的应用和部署面临的挑战。作为对IRS的及时回顾，我们的总结将对从事6 G网络IRS的研究人员和从业人员感兴趣。
2021-10-18 cs.NI eess.SP
A Survey of Wireless Networks for Future Aerial COMmunications (FACOM)
电气化通过引入新型飞行器以及新的交通工具，为航空业翻开了新的一页。为了解决过多的用例，无人机正在获得关注，并越来越多地出现在天空中。新兴的飞行出租车概念使乘客能够被运送到几十公里之外。因此，无人驾驶交通管理系统正在开发中，以应对未来空域的复杂性，从而产生前所未有的通信需求。此外，商用飞机数量的增加推动了以语音为导向的通信的极限，未来的选择，如单飞行员操作，需要强大的连接。在本次调查中，我们对利用当前和未来的通信技术实现飞行器的连接应用进行了全面的回顾和愿景。我们首先对每个飞行器的连接用例进行分类，并分析其连接需求。通过回顾500多项相关研究，我们的目标是一个全面的方法来覆盖无线通信技术，并提供了一个概述最近的研究结果，从文献对采用无线通信标准的可能性和挑战。在分析了网络体系结构后，我们列出了开源测试平台，以方便未来的调查。这项研究帮助我们观察到，虽然许多工作都集中在空中平台的蜂窝技术上，但单一的无线技术不足以满足空中用例的严格连接需求。我们确定了对多技术网络架构进行进一步研究的必要性，以实现天空中强大的连接。未来的工作应考虑适当的技术组合，以发展统一的空中网络，可以满足不同的服务质量的需求。
2021-11-07 cs.NI eess.SP
Estimating Distances via Received Signal Strength and Connectivity in Wireless Sensor Networks
Inner Mongolia University（内蒙古大学）
本文提出基于最大似然估计的融合方法，结合接收信号强度和局部连接性高效估计无线传感器网络中节点间距离，优于单一方法并接近CRLB。
2018-01-29 cs.SY eess.SP eess.SY
Bending beams behind corners: mechanisms, challenges and capabilities for wireless connectivity
University of Piraeus（比雷埃夫斯大学）
本文解释了弯曲波束在非视距传播中的机制，揭示了波前工程与边缘衍射的相互作用，并比较了弯曲波束与聚焦波束在不同遮挡条件下的性能。
2026-05-30 eess.SP physics.app-ph
Design and Implementation of a Hybrid Wireless Power and Communication System for Medical Implants
本文设计并实现了一种由401 MHz射频供电的医疗植入物，通过RF反向散射和电流链路实现通信，可支持体内8厘米深度的供电与数据传输。
2023-11-15 cs.SY eess.SP eess.SY
Opportunities of Optical Spectrum for Future Wireless Communications
未来第五代（5G）通信对服务质量（诸如数据率、延迟、功耗、连接数量）的要求非常高。此外，物联网（IoT）需要大量的连接。可见光通信、光保真、光学相机通信、自由空间光通信等光无线通信（OWC）技术可以有效地服务于5G和物联网的成功部署。本文清楚地介绍了OWC网络对5G和物联网解决方案的贡献。
2020-05-30 cs.NI eess.SP
Standalone Deployment of a Dynamic Drone Cell for Wireless Connectivity of Two Services
我们对待的设置，其中两个优先级的无线服务类提供在给定的区域由无人机小小区（DSC）。具体而言，我们认为宽带（BB）用户具有高优先级和可靠性的要求，与随机接入机器类型通信（MTC）设备共存。无人机利用无线资源的正交切片和动态水平机会定位（D-HOP）的组合来服务两种连接类型。我们将D-HOP视为随机BB用户位置上的计算几何函数，这需要仔细调整部署参数以始终确保MTC服务。使用信息理论的方法，我们优化DSC部署属性和无线电资源分配的目的，最大化的BB用户的平均速率。在尊重严格的双重服务的要求，我们分析了系统性能是如何受到随机用户定位和密度，拓扑结构和可靠性约束的组合。数值结果表明，这种方法优于静态DSC，适合相同的覆盖范围的限制，在城市环境中具有出色的性能。
2021-01-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Performance Analysis of Fluid Antenna-aided Backscatter Communications Systems
本文研究流体天线辅助反向散射通信系统的性能，推导等效信道CDF及OP、DOR闭式表达式，并证明在阅读器采用流体天线可显著优于单天线方案。
2024-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Theoretical Limits of Backscatter Communications
本文基于经典信息论推导了反向散射通信在单站与双站配置下的理论界限，并系统分析了距离、频率和发射功率等参数对可达数据速率和传输范围的影响，为3GPP和IEEE 802.相关用例提供可行性分析。
2023-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Context-Aware Wireless Connectivity and Processing Unit Optimization for IoT Networks
University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Ajman University（阿治曼大学）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）
提出了一种新的方法，用于物联网（IoT）网络的上下文感知连接和处理优化。与现有技术的方法不同，所提出的方法同时选择最佳连接性和处理单元（例如，设备、雾和云）以及通过联合优化能耗、响应时间、安全性和货币成本来卸载的数据百分比。该方案采用了强化学习算法，并设法实现显着的收益相比，确定性的解决方案。特别是，物联网设备在响应时间和安全性方面的要求与设备的剩余电池电量一起作为输入，并且开发的算法返回优化的策略。所获得的结果表明，只有我们的方法是能够满足整体多目标优化标准，虽然，基准方法可能会取得更好的结果在一个特定的度量的成本未能达到其他目标。因此，所提出的方法是一种以设备为中心的上下文感知解决方案，该解决方案考虑了货币和电池的限制。
2020-04-30 cs.LG cs.SY eess.SP
Secure Connectivity of Heterogeneous Wireless Sensor Networks Under a Heterogeneous On-Off Channel Model
在本文中，我们研究了无线传感器网络的安全连接利用异构随机密钥预分配方案，其中每个传感器节点被分类为类$i$与概率$μ_i$的$i=1,\ldots,r$与$μ_i>0$和$\sum_{i=1}^r μ_i=1$。类$i$传感器被给予从大小为$P$的密钥池中随机均匀选择的$K_i$加密密钥。在部署之后，如果两个节点共享至少一个加密密钥，则它们可以安全地通信。我们使用异构开关信道模型来考虑网络的无线连接性，其中$i$类节点和$j$类节点之间的信道以概率$α_{ij}$（分别为$1-α_{ij}$）打开（分别为$1-α_{ij}$）用于$i,j=1,\ldots,r$。总的来说，两个传感器节点是相邻的，如果他们i）共享一个加密密钥和ii）之间有一个无线信道，这是on. We模型的整体网络使用的复合随机图的交叉非齐次随机密钥图（IRKG）$\mathbb{K}(n;\pmbμ,\pmb{K},P)$与非齐次Erdens-Rényi图（IERG）$\mathbb{G}(n;\pmbμ, \pmbα)$。前一个图是由异构随机密钥预分配方案自然诱导的，而后者是由异构开关信道模型诱导的。更具体地，如果两个节点i）在IRKG中相邻，则它们在复合图中相邻，即，共享密码密钥，以及ii）在IERG中相邻，即，有一个可用的无线信道。我们研究了复合随机图的连通性，并给出了如何缩放其参数的条件（以0 - 1定律…
2019-08-20 cs.IT eess.SP math.CO
