Accumulate then Forward: An Opportunistic Relaying Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
研究了一个由信源、信宿和多天线解码转发中继组成的无线供电协作通信网络。我们认为继电器是一个无线供电的节点，没有外部电源，但它配备了一个能量收集（EH）单元和一个可充电电池，这样它就可以从源广播的射频信号中收集和积累能量。通过充分结合EH功能的中继，我们开发了一个机会的中继协议，称为积累，然后转发（ATF），考虑WPCCN。然后，我们采用离散马尔可夫链模型的动态充电和放电行为的继电器电池。在此基础上，我们推导出一个封闭形式的表达式所提出的ATF协议的确切中断概率。数值结果表明，ATF方案可以优于直接传输的一个，特别是当中继的信息转发所消耗的能量量进行了优化。
2016-06-16 cs.IT math.IT
Improved Performance of RF Energy Powered Wireless Sensor Node with Cooperative Beam Selection
射频能量收集是一种很有前途的潜在解决方案，可以为低功耗无线传感器网络提供方便和永久的能量供应。在本文中，我们调查的能量收集性能的无线传感器节点供电的收获RF能量从现有的多用户MIMO系统。具体来说，我们提出了一个随机酉波束形成（RUB）的合作波束选择方案，以提高在传感器的能量收集性能。在恒定的总传输功率约束下，多用户MIMO系统试图选择最大数量的活动波束进行数据传输，同时满足传感器处的能量收集要求。我们推导出精确的封闭形式的分布函数的收获能量在相干时间在瑞利衰落信道。我们进一步研究的平均收获的能量在传感器与多用户MIMO系统的总速率的性能权衡。
2014-05-21 cs.IT math.IT
Harvest-Then-Cooperate: Wireless-Powered Cooperative Communications
在本文中，我们考虑了一个无线供电的合作通信网络组成的一个混合接入点（AP），一个源，和一个中继。与传统的协作网络相比，所考虑的网络中的源和中继没有嵌入式能量供应。它们需要依靠从AP广播的信号中收集的能量来进行协作信息传输。基于此三节点参考模型，我们提出了一个收获然后合作（HTC）协议，其中源和中继收获能量从AP在下行链路和源的信息传输在上行链路合作工作。考虑时延受限的传输模式，该协议的平均吞吐量的近似封闭形式的表达式推导出在瑞利衰落信道。随后，这一分析扩展到多中继的情况下，HTC协议与两个流行的中继选择方案的近似吞吐量。还提供了在高信噪比无线电吞吐量性能的渐近分析所考虑的计划。所有的理论结果都得到了数值模拟的验证。系统的参数，如时间分配，中继数目，中继位置，对吞吐量性能的影响进行了广泛的研究。
2015-03-01 cs.IT math.IT
An Adaptive Transmission Protocol for Wireless-Powered Cooperative Communications
在本文中，我们考虑了一个无线供电的协作通信网络，其中包括一个混合接入点（AP），一个源和一个中继，以协助信息传输。与传统的合作网络，源和中继被假定为没有嵌入式能源供应所考虑的系统。因此，在上行链路（UL）中的信息传输之前，它们需要首先从AP在下行链路（DL）中辐射的射频（RF）信号中收获能量。受最近提出的先收获后传输（HTT）和先收获后合作（HTC）协议的启发，我们提出了一种新的自适应传输（AT）协议。在所提出的协议中，在每个传输块的开始，AP向源收费。AP和源然后执行信道估计以获取它们之间的信道状态信息（CSI）。基于CSI估计，AP自适应地选择源以直接或与中继协作地执行UL信息传输。我们推导出一个近似的封闭形式的平均吞吐量的建议在Nakagami-m衰落信道的AT协议的表达式。然后通过Monte Carlo模拟验证了分析。实验结果表明，该协议的性能明显优于HTT和HTC协议。
2015-08-08 cs.IT math.IT
Backscatter Communications for Wireless Powered Sensor Networks with Collision Resolution
无线供电反向散射通信是下一代低功耗传感器网络（如物联网）的一项有吸引力的技术。然而，由于多个同时传输和二元反向散射信道，反向散射遭受冲突，这极大地衰减了读取器处的接收信号。这封信涉及从大规模的角度来看，传感器网络中的后向散射通信，并考虑各种冲突解决技术：定向天线，超窄带传输和连续干扰消除。我们推导出解码概率的解析表达式，我们的结果显示了显着的收益，这可以实现从上述技术。
2017-07-10 cs.IT math.IT
Extreme Age of Information for Wireless-Powered Communication Systems
分析研究了无线通信系统的极限或最大信息年龄（AoI）。特别是，一个无线供电的单天线源节点和接收器（连接到电网）配备有多个天线被认为是独立的瑞利衰落信道下操作时。通过极值理论及其相应的统计特征，我们证明了极端的AoI收敛到Gumbel分布，而其相应的参数是在简单的封闭形式的表达式。利用这一结果，极端AoI实现的风险分析评估，根据一些相关的性能指标，而一些有用的工程见解表现出来。
2022-01-20 cs.IT math.IT
Multi-antenna Wireless Powered Communication with Co-channel Energy and Information Transfer
本文研究了具有同信道能量和信息传输的多天线无线供电通信（WPC）系统，其中无线设备（WD）由来自能量发射器（ET）的无线能量传输（WET）供电，在相同频带上与信息接收器（IR）通信。我们通过联合优化ET处的能量波束成形和WD处的信息波束成形来最大化从WD到IR的可实现的数据率，这取决于它们各自的发射功率约束。我们得到了这个问题的最佳解决方案，在封闭的形式，在ET的最佳能量波束形成实现了最大限度地提高能量传输效率的WD和最小化同信道干扰的IR之间的最佳能量/干扰权衡。数值结果表明，我们提出的最佳同信道设计优于其他参考方案。
2015-10-22 cs.IT math.IT
Multi-Agent Deep Reinforcement Learning for Distributed Resource Management in Wirelessly Powered Communication Networks
研究了基于多智能体深度强化学习（MADRL）的多小区无线供电通信网络（WPCN）的资源分配方法。我们设计了一个分布式强化学习策略，其中H-AP单独确定时间和功率分配变量。与传统的集中式优化算法，需要在一个中央单元收集的全球信息，建议的MADRL技术模型的H-AP作为一个代理，仅根据自己的本地可观察的状态产生其行动。数值结果表明，该方法可以实现类似的集中式算法的性能。
2020-10-19 cs.IT math.IT
On Wirelessly Powered Communications with Short Packets
无线供电的通信将由于自然小的有效载荷、低延迟要求和/或不足以支持较长传输的能量资源而需要短分组。在本文中，无线供电的通信系统中的能量收集发射机，充电的功率信标通过无线能量传输，试图通过噪声信道与接收机进行通信。利用有限长度信息论的框架，系统性能进行了分析，使用的指标，如能量供应的概率在发射机，在接收机的可达速率。分析产生有用的洞察系统行为的关键参数，如收获块长度，发送块长度，平均收获功率和发送功率。封闭形式的表达式推导出的渐近最优发射功率。数值结果表明，功率控制是必不可少的，以提高系统的可达速率在有限的块长度制度。
2016-09-16 cs.IT math.IT
Cooperative Wireless Backhauling
我们考虑两个小小区基站（SC-BS）采用相同的时间和频率资源来将它们的数据卸载到公共宏小区基站（MC-BS）的场景的无线回程。两个SC-BS分配部分共享资源来交换数据，以便能够协作以提高回程容量。对于这种情况下，我们开发的最佳传输策略，基于信道状态信息，确定是否SC-BS应该交换数据和合作或独立地发送他们的数据到MC-BS。我们的数值结果表明，所提出的合作无线回程协议相比，现有的协议在文献中的优越性。
2016-12-18 cs.IT math.IT
General Auction-Theoretic Strategies for Distributed Partner Selection in Cooperative Wireless Networks
假设自组织无线网络中的所有节点都愿意参与协作通信是不现实的，特别是如果它们期望的服务质量（QoS）可以经由直接传输实现的话。提出了一种基于激励机制的拍卖机制，以诱导无线网络中的合作行为，重点是非对称信道衰落条件下的用户。研究了单目标二次价格拍卖在电子商务运营商网络中的合作伙伴选择问题。此外，多目标捆绑拍卖的选择多个同时合作伙伴的合作正交频分复用（OFDM）设置进行了分析。对于这两种情况下，我们的特点是均衡中断概率性能，卖方收入和反馈界限。基于拍卖的合作伙伴选择允许获胜的投标人，以实现他们所期望的QoS，同时补偿谁帮助他们的卖方。在本地层面上，卖家的目标是收入最大化，而在网络层面上，连接被吸引到最小-最大公平性。所提出的合作伙伴选择策略在自配置的合作无线网络中被证明是强大的条件下的不确定性的用户请求合作的数量，以及最小的拓扑结构和信道链路信息提供给个人用户。
2010-08-19 cs.IT math.IT
Optimum Wirelessly Powered Relaying
本文最大限度地提高可实现的吞吐量的中继辅助无线供电的通信系统中，能量受限的源，帮助下的能量受限的中继和供电的专用功率信标（PB），与目的地进行通信。考虑到时间分裂方法，源和中继首先从配备有多个天线的PB收集能量，然后将信息发送到目的地。简单的封闭形式的表达式导出的最佳PB能量波束形成矢量和时间分裂的能量收集和信息传输。数值结果和仿真结果表明，与一些直观的基准波束形成方案相比，该方案具有更好的性能。此外，它被发现，放置在中间的源-目的地路径的中继不再是最佳的。
2015-04-30 cs.IT math.IT
Experiment, Modeling, and Analysis of Wireless-Powered Sensor Network for Energy Neutral Power Management
在本文中，我们提供了一个全面的系统模型的无线供电的传感器网络（WPSN）的实验结果的基础上，在现实生活中的测试床。在WPSN中，传感器节点通过从专用RF电源传输的RF能量来无线供电。我们定义了组成WPSN的每个组件的行为，并分析了这些组件之间的交互作用，从系统的角度建立了一个现实的WPSN模型。为此，我们实现了一个真实的和成熟的测试平台的WPSN和进行广泛的实验，以获得模型参数，并验证所提出的模型。基于这个WPSN模型，我们提出了一个能量管理方案的WPSN，最大限度地提高射频能量传输效率，同时保证能量中性操作。我们实现了建议的能源管理计划在一个真正的测试平台，并显示其操作和性能。
2017-02-22 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication Networks: TDD or FDD?
在本文中，我们比较了两种常见的模式，即TDD和FDD的无线供电通信网络（WPCN）。到目前为止，TDD由于其简单性而成为使用最广泛的测试技术。然而，TDD不允许能量发射器连续地工作，这意味着要递送与FDD中相同量的能量，发射器必须具有更高的最大发射功率。另一方面，当对功率谱密度限制的规定不是限制性的时，使用FDD可以通过向能量分配更少的带宽并且因此为数据留下更多的带宽而导致比TDD更高的吞吐量。因此，为特定问题选择最佳的搜索技术需要仔细检查和评估。
2018-07-16 cs.IT math.IT
Comments on Cooperative Density Estimation in Random Wireless Ad Hoc Networks
在Onur等人[“Cooperative density estimation in random wireless ad hoc networks，”IEEE Commun.信件：第16卷，第3期，269页。331-333，2012年3月]，Onur等人介绍了无线随机网络中的两种新颖的密度估计（DE）方法，分别以合作和个人的方式进行。这两种方法都是通过最大似然（ML）方法得出的。然而，在获得个体DE（I-DE）方法时出现了一个隐含但致命的错误。这封信评论了Onur等人，并指出了上述错误。通过研究随机网络中的距离顺序统计量（DOS）分布，提出并讨论了正确的I-DE方法。仿真结果也表明，正确的I-DE优于错误的。更重要的是，本文提出了一种新的方法，可以得到任意单变量或多变量的DOS分布，这将有助于无线通信和网络的研究。
2018-07-04 cs.IT math.IT
Revisiting Wireless-Powered MEC: A Cooperative Energy Recycling Framework for Task-Energy Co-Design
School of Computer Science and Technology, Xinjiang University（新疆大学计算机科学与技术学院）；Xinjiang Multimodal Intelligent Processing and Information Security Engineering Technology Research Center（新疆多模态智能处理与信息安全性工程技术研究中心）；School of Electrical Engineering and Intelligentization, Dongguan University of Technology（东莞理工学院电气与智能化学院）；School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学通信与信息工程学院）；School of Communication Engineering, Jilin University（吉林大学通信工程学院）
本文提出一种协作能量回收框架，用于提升无线供电边缘计算中任务与能量的协同设计效率，通过优化方法实现用户间可计算数据的最大化。
2025-11-04 cs.IT math.IT
Computation Rate Maximization for Wireless Powered Mobile Edge Computing
集成移动边缘计算（MEC）和无线电力传输（WPT）已被认为是一种很有前途的技术，可以提高自可持续物联网（IoT）设备的计算能力。本文研究了一种无线供电的多用户MEC系统，其中多天线接入点（AP）（与MEC服务器集成）广播无线功率来为多个用户进行移动计算充电。我们考虑一个时分多址（TDMA）协议的多用户计算卸载。在这种设置下，我们的目标是通过联合优化AP处的能量发射波束形成器、用户的任务分区（分别用于本地计算和卸载）以及用户之间的时间分配，来最大化所有用户的计算速率的加权和（就计算比特数而言）。我们通过凸优化技术得到半封闭形式的最优解。数值结果表明，所提出的设计替代基准计划的优点。
2017-07-17 cs.IT math.IT
Optimal Online Transmission Policy for Energy-Constrained Wireless-Powered Communication Networks
本文研究了在给定能量预算的无线供电通信系统中，在线传输策略的设计。系统设计目标是利用无线供电节点的能量存储能力最大化系统的长期吞吐量。我们制定的设计问题作为一个约束马尔可夫决策过程（CMDP）的问题，并通过拉格朗日方法获得在每个衰落块的发射功率和时间分配的最优策略。为了研究不同场景下的系统性能，采用不同的系统参数进行了数值仿真。我们的仿真结果表明，最优策略显着优于短视的政策，只最大化吞吐量在当前衰落块。此外，发射功率和时间的最优分配被证明是不敏感的调制和编码方案的变化，这有利于其实际实现。
2019-02-25 cs.IT math.IT
Approximately universal optimality over several dynamic and non-dynamic cooperative diversity schemes for wireless networks
在这项工作中，我们明确地提供了有史以来第一个最佳的，相对于郑Tse分集复用增益（D-MG）的权衡，无线中继网络的合作分集方案。该计划是基于完美的空时码的变体，是最佳的任何数量的用户和所有统计对称（在某些情况下，不对称）的衰落分布。我们推断，相对于D-MG权衡，在中间中继和无限延迟的信道知识是不必要的。我们还表明，非动态选择解码和转发策略，非动态放大和转发，非动态接收和转发，动态放大和转发和动态接收和转发协作分集策略允许完全相同的D-MG的最佳性能。
2005-12-07 cs.IT math.IT
Full-Duplex MIMO Relaying Powered by Wireless Energy Transfer
我们考虑一个全双工解码和转发系统，其中无线供电中继采用时间交换协议从源接收功率，然后将信息传输到目的地。假设中继节点配备有两组天线以实现全双工通信。研究了三种不同的干扰抑制方案，即1）最佳2）迫零和3）最大比合并/最大比传输。我们开发了新的中断概率表达式来研究这些方案的延迟约束传输吞吐量。我们的分析表明，有趣的性能比较所考虑的预编码方案不同的系统和链路参数。
2015-05-01 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communication: Opportunities and Challenges
无线通信的性能从根本上受到无线设备的有限电池寿命的限制，无线设备的操作由于需要手动电池更换/再充电而频繁中断。射频（RF）使能的无线能量传输（WET）技术的最新进展提供了一种称为无线供电通信（WPC）的有吸引力的解决方案，其中无线设备由专用无线功率发射器供电以通过空中提供连续且稳定的微波能量。作为实现真正永久通信的关键技术，WPC开辟了建立一个网络的潜力，与电池供电的网络相比，该网络具有更大的吞吐量、更高的鲁棒性和更高的灵活性。然而，无线能源和信息传输的结合也提出了许多新的研究问题和实现问题需要解决。在本文中，我们概述了最先进的射频WET技术及其在无线通信中的应用，重点介绍了未来的关键设计挑战、解决方案和机遇。
2014-12-29 cs.IT cs.NI math.IT
Cognitive Non-Orthogonal Multiple Access with Cooperative Relaying: A New Wireless Frontier for 5G Spectrum Sharing
两种面向5G无线网络的新兴技术，即非正交多址（NOMA）和认知无线电（CR），将在未来提供更有效的无线频谱利用。在这篇文章中，我们将NOMA与CR集成到一个整体系统中，即认知NOMA网络，以实现更智能的频谱共享。认知NOMA网络的设计原则完全符合5G无线网络的功能要求，例如高频谱效率，大规模连接，低延迟和更好的公平性。提出了三种不同的认知NOMA结构，包括NOMA网络，覆盖NOMA网络和CR启发的NOMA网络。针对认知NOMA网络中网络间和网络内干扰严重影响网络性能的问题，提出了协作中继策略。对于每一个认知NOMA架构，我们提出的合作中继策略显示出其潜在的显着降低中断概率。此外，我们还讨论了认知NOMA网络实现面临的挑战和未来的研究方向。
2018-01-12 cs.IT math.IT
Cooperative Energy Trading in CoMP Systems Powered by Smart Grids
研究了智能电网供电的协调多点（CoMP）系统中的能量管理问题，其中允许每个本地可再生能源发电的基站（BS）与电网进行双向能量交易。由于分布式BS上的不均匀的可再生能源供应和通信能源需求以及它们从电网购买/向电网出售能源的价格差异，合作BS联合管理它们与电网的能源交易和基于CoMP的通信中的能源消耗以降低总能源成本是有益的。具体地说，我们考虑在一个CoMP集群的下行链路传输，通过联合优化BS的购买/出售的能量单位从/到网格和他们的合作发送预编码，以便最小化总的能量成本受到给定的服务质量（QoS）约束的用户。首先，我们通过开发一种基于凸优化和上下行对偶技术的算法来获得该问题的最优解。接下来，我们提出了一个次优的解决方案，比最优的解决方案，其中迫零（ZF）为基础的预编码在BS实现的复杂性较低。最后，通过大量的模拟，我们显示了我们提出的联合能源交易和通信合作计划在能源成本降低方面所取得的性能增益，相比传统的计划，分别设计通信合作和能源交易。
2015-04-14 cs.IT math.IT
Optimization of Energy-Constrained Wireless Powered Communication Networks with Heterogeneous Nodes
在本文中，我们研究的无线网络中，节点有两个能源，即电池和射频（RF）能量收集电路。我们制定了两个不同的目标函数的优化问题，即最大化的总和吞吐量和最大化的最小吞吐量，增强公平性。此外，我们通过表征的条件下，这两个制定的优化问题可以减少到不同的已知的无线网络，即传统的无线网络（电池供电）和无线供电的通信网络（WPCN），只有射频能量收集节点的相应问题，所提出的系统模型的通用性。此外，我们介绍了WPCN与两种类型的节点，有和没有RF能量收集能力，其中没有RF能量收集的节点被用来提高总吞吐量，甚至超过WPCN与所有能量收集节点。我们建立了凸性的所有制定的问题，打开了有效的解决方案，使用标准技术的空间。我们的数值结果表明，两种类型的无线网络，即WPCN只有RF能量收集节点和传统的无线网络，被认为是，分别作为下限和上限的广义问题设置的最大和吞吐量和最大吞吐量方面的性能。此外，结果揭示了新的见解和吞吐量公平性权衡独特的新问题设置。
2017-09-30 cs.IT math.IT
Optimization and Analysis of Wireless Powered Multi-antenna Cooperative Systems
在本文中，我们考虑了一个三节点的合作无线供电通信系统组成的多天线混合接入点（H-AP）和单天线中继和单天线用户。能量受限的中继器和用户首先在下行链路中收获能量，然后中继器帮助用户使用收获的功率用于上行链路中的信息传输。研究了最优能量波束形成矢量和收获与协作的时间分割问题。为了降低计算复杂性，次优设计也进行了研究，其中的能量波束形成向量和时间分裂的封闭形式的表达式推导。为了比较的目的，我们还提出了一个详细的性能分析方面的可实现的中断概率和直观的能量波束成形方案的平均吞吐量，其中H-AP的所有能源对用户的方向。该论文的研究结果表明，在H-AP处实现多天线可以显著提高系统性能，并且闭合形式的次优能量波束成形向量和时间分割产生接近最优的性能。此外，对于直观的波束成形方案，可以实现（N+1）/2的分集阶数，其中N是H-AP处的天线数量。
2017-03-06 cs.IT math.IT
Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Wireless-powered Untrusted Relay Networks
在这项工作中，我们最大限度地提高保密率的无线供电的不可信中继网络，通过联合设计功率分配（PS）比和中继波束成形与建议的全局最优算法（GOA）和局部最优算法（LOA）。与文献不同的是，目的节点发送的人工噪声不仅降低了窃听者的信道条件，提高了保密率，而且成为了基于PS的不可信中继的新能源。因此，与文献相比，利用硝酸铵具有较高的经济效益和效率。仿真结果表明，LOA算法与GOA算法相比，具有较好的保密率性能，但计算时间较短。
2015-04-03 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Hybrid Relay Selection in Cooperative Wireless Systems
混合中继选择（HRS）方案，自适应地选择放大转发（AF）和解码转发（DF）协议，是非常有效的，以实现无线网络中的鲁棒性能。本文分析了HRS方案在一般协作无线网络中在源节点不使用和使用差错控制编码时的帧出错率。首先，我们开发了一种改进的信噪比（SNR）阈值为基础的FER近似模型。然后，我们推导出一个解析的平均FER表达式，以及在高信噪比的HRS方案的渐近表达式，并推广到其他中继方案。仿真结果与理论分析吻合良好，验证了推导的FER表达式的正确性。
2011-12-04 cs.IT math.IT
Outage Probability of Wireless Ad Hoc Networks with Cooperative Relaying
在本文中，我们分析了随机节点位置的无线ad hoc网络中的协作传输的性能。根据消息传输的竞争概率，每个源节点可以发送自己的消息信号或充当其他源节点的潜在中继。因此，每个目的地节点可以潜在地接收消息信号的两个副本，一个来自直接链路，另一个来自中继链路。考虑到节点位置的随机性和干扰，我们推导出了目的节点处不同合并方案下的中断概率的闭式表达式。特别是，中断性能的最佳组合，最大比组合，并选择合并策略进行了研究和量化。
2013-01-24 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secrecy Multi-AF Relaying Networks
本文研究了一组无线能量收集（WEH）启用放大转发（AF）中继执行合作干扰（CJ）和中继的帮助下的保密传输。网络中的源节点在第一阶段中与采用功率分配（PS）接收器的每个中继器进行同时无线信息和功率传输（SWIPT）;每个中继器进一步划分其收获的功率以用于转发接收到的信号并在第二传输阶段中生成用于干扰窃听者的人工噪声（AN）。在集中的情况下，与全球信道状态信息（CSI），我们提供了封闭形式的表达式的最佳和/或次优AF中继波束成形向量，以最大限度地提高可实现的保密率的中继的个人功率约束，使用半定松弛（SDR），这被证明是紧的技术。一个完全分布式的算法，仅利用本地CSI在每个中继也提出了作为一个性能基准。仿真结果验证了所提出的多AF中继与CJ比其他次优设计的有效性。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Optimizing Wirelessly Powered Crowd Sensing: Trading energy for data
为了克服传统无线传感器网络覆盖范围有限的问题，\emph{mobile crowd sensing}（MCS）作为一种新的传感模式应运而生。为了实现更长的电池寿命的用户设备和激励人类参与，本文提出了一种新的方法，无缝集成MCS与无线功率传输，称为\emph{wirelessly powered crowd sensing}（WPCS），用于支持人群感知与能量消耗和提供奖励作为激励。通过联合控制\emph{access point}（AP）处的无线功率分配以及\emph{mobile sensor}（MS）处的感测数据大小、压缩比和传感器传输持续时间，将优化问题公式化为同时最大化数据效用和最小化服务运营商的能量消耗。给定固定的压缩比，最优功率分配策略被示出为具有相对于针对每个MS定义的\emph{crowd-sensing priority}函数的基于\emph{threshold}的结构。给定固定的感测数据效用，压缩策略实现最优压缩比。大量的模拟也被提出来验证所贡献的机制的效率。
2017-12-29 cs.IT math.IT
A Low-Complexity Algorithm for Throughput Maximization in Wireless Powered Communication Networks
该文研究了一种基于“先收后发”协议的无线供电通信网络（WPCN），在该网络中，采用恒功率供电的混合接入点在下行链路中通过无线功率传输对被动用户节点进行供电，然后每个用户节点在上行链路中以时分多址（TDMA）方案向混合AP发送独立的信息。研究了WPCN的吞吐量最大化问题，基于Jensen不等式给出了吞吐量和最大化的最优时间分配，为WPCN的设计提供了更好的思路，并给出了最小吞吐量最大化问题的低复杂度不动点迭代算法，该算法的计算复杂度远低于现有算法，仿真结果验证了该算法的有效性。
2014-03-14 cs.IT math.IT
Ultra-Reliable Cooperative Short-Packet Communications with Wireless Energy Transfer
分析了在准静态瑞利衰落下，有限块长和有限电池能量的协作无线通信系统。源节点和中继节点由无线能量传输（WET）过程供电，同时使用收集的能量来馈送其电路，发送导频信号以估计接收器处的信道，并用于无线信息传输（WIT）。考虑数据传输功率之外的其他功耗源。在理想的直接通信系统中，在理想/不理想信道状态信息（CSI）下，研究了错误概率，同时达到精确的闭合形式近似。我们认为超可靠通信（URC）场景正在讨论下一个第五代（5G）无线系统。数值结果表明，存在一个最佳的导频发射功率的信道估计，这与收获的能量增加。我们还显示了合作的重要性，即使考虑到复用损耗，以满足错误和延迟的限制URC系统。
2018-01-01 cs.IT math.IT
Secure Wireless Powered and Cooperative Jamming D2D Communications
本文研究了存在多个窃听者的安全无线供电的设备到设备（D2D）通信网络，其中蜂窝网络中的混合基站（BS）不仅为D2D发射机无线地提供功率以保证D2D网络的功率效率，而且还充当协作干扰机（CJ）以干扰窃听者。蜂窝和D2D网络可以属于不同的服务提供商，这意味着D2D发射机将需要为混合BS释放的能量服务付费以保证安全的D2D通信。为了利用BS和D2D发射机之间的分层交互，我们首先制定了基于Stackelberg博弈的能量交易方案，其中考虑了二次能量成本模型。然后，一个非能源交易的Stackelberg游戏的基础上，研究了BS和D2D用户的角色颠倒。作为比较，我们也制定和解决的社会福利优化问题。我们推导出的封闭形式的Stackelberg均衡的制定游戏和社会福利优化问题的最优解。仿真结果验证了我们提出的方案，突出了蜂窝和D2D网络之间的能量交易交互的重要性。
2018-03-13 cs.IT math.IT
Joint Adaptive Modulation-Coding and Cooperative ARQ for Wireless Relay Networks
本文提出了一种跨层的方法，联合设计自适应调制和编码（AMC）的物理层和协作截断自动重传请求（ARQ）协议的数据链路层。首先，我们推导出一个精确的封闭形式的频谱效率的联合AMC合作ARQ计划的表达。为了最大化该系统性能指标，我们优化了直接满足数据链路层规定的分组丢失率约束的AMC方案。结果表明，采用协作ARQ作为重传策略，与物理层仅采用AMC的系统相比，显著提高了系统的频谱效率。此外，建议的自适应速率协作ARQ方案优于固定速率对应时，在源和中继的传输模式选择的基础上的信道统计。这反过来量化了无线中继网络中AMC和ARQ的联合设计所实现的可能增益。
2008-11-26 cs.IT math.IT
Wireless Information and Power Transfer for Multi-Relay Assisted Cooperative Communication
在本文中，我们认为同时无线信息和功率传输（SWIPT）的多中继辅助两跳中继系统，其中多个中继节点同时协助从源到目的地的传输使用分布式空时编码的概念。每个中继应用功率分配协议来协调接收信号能量以用于信息解码和能量收集。针对解码转发（DF）和放大转发（AF）中继协议，推导了中继节点功率分配比的优化问题。提出了有效的算法来寻找最优解。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2016-02-22 cs.IT math.IT
Joint Power Splitting and Secure Beamforming Design in the Multiple Non-regenerative Wireless-powered Relay Networks
研究了多个非再生无线供电中继（WPR）网络中的物理层安全问题，其中空闲中继被视为潜在的窃听者。为了保证安全通信，基于目的地的人工噪声被发送以降低窃听者的接收，并且它也成为一种新的能量来源，为中继器提供能量以通过功率分裂（PS）技术转发信息。我们提出了一个有效的算法的基础上分块罚函数的方法来联合优化PS比和波束形成，以最大限度地提高保密率。尽管所考虑的问题的非凸性，所提出的算法是数值有效的，并被证明收敛到局部最优解。仿真结果表明，该算法优于基准方法。
2015-07-07 cs.IT math.IT
Charge-then-Forward: Wireless Powered Communication for Multiuser Relay Networks
研究了一种中继辅助的无线供电通信网络（R-WPCN），该网络由多个源-目的节点和一个混合中继节点（HRN）组成。我们考虑在HRN的“充电，然后转发”协议，其中HRN与恒定的能量供应首先作为一个能量发射机充电的源，然后转发信息从源到他们的目的地通过时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。考虑了无线供电源处的处理成本。我们的目标是通过联合优化时间、频率和功率资源来最大化所有传输对的总速率。对于TDMA和FDMA，所制定的优化问题都是非凸的。对于时分多址方案，通过适当的变换，将问题转化为凸问题并得到最优解。对于频分多址的情况下，我们发现在对偶域的渐近最优解。此外，次优算法提出了这两个计划的复杂性和性能的折衷。仿真结果验证了所提方案的有效性。
2018-06-26 cs.IT math.IT
User Cooperation in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了新兴的无线供电通信网络（WPCN）中的用户协作吞吐量优化问题。为了说明的目的，我们考虑一个两用户WPCN，其中一个混合接入点（H-AP）广播无线能量到两个分布式用户在下行链路（DL）和用户发送他们的独立信息使用他们各自收获的能量到H-AP在上行链路（UL）通过时分多址（TDMA）。我们提出了在WPCN中的用户协作，其中离H-AP较近并且具有用于DL能量收集和UL信息传输的更好信道的用户使用其分配的UL时间和DL收集的能量的一部分来帮助将远用户的信息中继到H-AP，以实现更平衡的吞吐量优化。我们最大化的加权和速率（WSR）的两个用户通过共同优化的时间和功率分配在网络中的无线能量传输在DL和无线信息传输和中继在UL。仿真结果表明，所提出的用户协作方案可以有效地提高WPCN的可达吞吐量与期望的用户公平性。
2014-04-07 cs.IT math.IT
Network-Level Cooperative Protocols for Wireless Multicasting: Stable Throughput Analysis and Use of Network Coding
本文研究了多播协作无线网络中中继节点的网络编码对稳定吞吐率的影响。与传统的物理层协作协议相比，该协议采用网络级协作，并在中继节点采用随机线性网络编码。假设业务是突发的，中继节点在源静默期间转发其分组，这允许更好地利用信道资源。我们的研究结果表明，合作将导致更高的稳定吞吐率比传统的重传策略，并在中继使用随机线性网络编码可以进一步增加稳定的吞吐量，增加网络编码字段的大小或数量的数据包进行编码。
2010-08-31 cs.IT math.IT
Physical Layer Security Schemes for Full-Duplex Cooperative Systems: State of the Art and Beyond
由于无线介质的广播特性，无线通信极易受到窃听攻击。传统上，安全的无线数据传输依赖于网络层的密码技术，这导致高计算能力和复杂性。作为一种替代方案，物理层安全（PLS）正在成为一个有前途的范例，以保护无线系统，利用无线信道的物理特性。在众多的PLS方法中，基于协作通信的PLS方法是一种很好的方法，受到了研究界的广泛关注。虽然具有半双工中继的PLS方案已经被广泛发现，但是具有全双工（FD）中继的协作系统中的PLS问题远未被全面理解。在本文中，我们首先提出了最先进的PLS方法提出的FD合作系统。然后，我们提供了一个案例研究中，提出了一个基于源的干扰方案，以提高保密性能的合作系统与不可信FD中继。最后，我们概述了几个有趣的，但具有挑战性的未来研究问题，在这个主题。
2017-11-15 cs.IT math.IT
Optimal Fairness-Aware Time and Power Allocation in Wireless Powered Communication Networks
在本文中，我们考虑的总和$α$ -公平效用最大化问题的联合下行链路（DL）和上行链路（UL）传输的无线供电通信网络（WPCN）通过时间和功率分配。在DL中，具有能量收集接收器架构的用户基于同时的无线信息和功率传输来解码信息并收集能量。当在UL中时，用户利用所收集的能量用于信息传输，并且当其他用户传输UL信息时收集能量。我们证明了一般的和$α$ -公平效用最大化问题可以转化为一个等价的凸问题。可以通过调整$α$的值来平衡和速率与用户公平性之间的权衡。特别地，对于零公平性，即，$α=0$，用于DL和UL两者的最优分配时间与总可用传输功率成比例。通过仿真给出了总速率和用户公平性之间的权衡。
2018-02-14 cs.IT math.IT
Distributed and Optimal Resource Allocation for Power Beacon-Assisted Wireless-Powered Communications
在本文中，我们研究了最优资源分配的功率信标辅助无线供电的通信网络（PB-WPCN），其中包括一组混合接入点（AP）源对和功率信标（PB）。没有嵌入式电源的每个源首先在下行链路（DL）中从其相关联的AP和/或PB获取能量，然后使用所获取的能量在上行链路（UL）中向其AP发送信息。我们认为合作和非合作的情况下，PB是否与AP合作或不。对于合作的情况下，我们制定了一个社会福利最大化的问题，最大限度地提高加权和吞吐量的所有AP源对，随后解决了基于注水的分布式算法。在非合作场景中，假设所有AP和PB都是理性的和自利的，使得PB需要来自每个AP的激励来提供无线充电服务。然后，我们制定了一个拍卖游戏，并提出了一个基于拍卖的分布式算法，考虑PB作为拍卖者和作为投标人的AP。最后，数值结果进行验证所提出的算法的收敛性和各种系统参数的影响。
2015-08-07 cs.IT math.IT
On the Broadcast Latency in Finite Cooperative Wireless Networks
本文的目的是研究合作对系统延迟的影响，量化为将广播消息传递给所有预期接收器所需的重传次数。与现有的广播方案，节点之间的距离没有明确考虑的作品，我们研究小尺度衰落和传播路径损耗的联合效应。此外，我们研究合作的应用有限的网络，即当合作节点的数量是小的。随机几何和顺序统计量被用来开发分析模型，紧密配合非合作的情况下的仿真结果，并提供了一个合作设置的延迟下限。我们证明，即使是一个简单的洪水的情况下，合作广播实现显着降低系统延迟。
2013-06-18 cs.IT math.IT
Study of Buffer-Aided Distributed Space-Time Coding for Cooperative Wireless Networks
本文提出了一种自适应缓冲辅助分布式空时编码方案，并针对具有缓冲辅助中继的无线网络提出了反馈算法。所提出的方案采用最大似然接收机在目的和可调码受功率约束的放大转发合作策略在中继。每个中继器配备有缓冲器，并且能够存储接收到的符号块，并且如果选择则将数据转发到目的地。不同的天线配置和无线信道，如静态块衰落信道，被认为是。使用缓冲器辅助中继，以改善出错率（BER）性能的效果进行了研究。开发了可调节的中继选择和优化算法，利用配备缓冲器的中继的额外自由度来提高BER性能。我们还分析了在协作网络中使用所提出的方案和算法时系统的成对错误概率和多样性。仿真结果表明，所提出的方案和算法获得的性能增益比以前报道的技术。
2016-09-17 cs.IT math.IT
Backscatter-Assisted Wireless Powered Communication Networks Empowered by Intelligent Reflecting Surface
智能反射面（IRS）是近年来出现的一种通过大量无源反射元件重构传播环境来提高无线网络性能的有效方法。这种改变游戏规则的技术对于进入万物互联（IoE）时代尤其重要，在这个时代，可用资源非常有限，但需要高性能。在本文中，我们研究了一个后向散射辅助的无线供电通信网络（BS-WPCN），在该网络中，一些能量受限的用户，由一个发电站（PS）供电，通过后向散射和主动无线信息传输向一个接入点（AP）发送信息，与他们的通信是由IRS的帮助。使用一个实用的能量收集（EH）模型，这是能够捕捉到现实的能量收集器的特性，我们研究了最大化的总网络吞吐量。具体而言，IRS反射系数，PS发送和AP接收波束成形向量，功率和时间分配设计通过两阶段的算法，假设在AP的最小均方误差（MMSE）接收机。通过大量的数值仿真验证了该算法的有效性。我们还表明，我们提出的计划是很容易适用于实际的IRS辅助网络的离散相移值。
2021-10-05 cs.IT math.IT
Wireless Powered Communications with Finite Battery and Finite Blocklength
本文分析了在准静态Nakagami-m衰落下，有限块长和有限电池能量的无线通信系统。无线能量传输在下行链路中执行，而信息传输在上行链路中发生。传输策略的情况下，有/没有能量积累之间的传输回合的特点是在错误概率和能量消耗。提出了一种针对能量累积场景的功率控制协议，结果表明该协议对提高系统性能（错误概率和能耗）有巨大影响。数值结果证实了最佳目标误差概率的存在性和唯一性，同时表明相对较小的电池可能是某些设置的限制因素，特别是在使用能量累积策略时。
2017-12-20 cs.IT math.IT
Wireless Powered Cooperative Jamming for Secure OFDM System
本文研究了正交频分复用（OFDM）系统中的保密通信，其中源在潜在窃听者存在的情况下向目的地发送机密信息。为了提高系统的保密率，我们采用了无线供电的协同干扰，协同干扰机工作在两个时隙的捕获然后干扰协议。在第一个时隙中，源发送专用能量信号来为干扰器供电;在第二个时隙中，干扰器使用收集的能量来干扰窃听者，以保护从源到目的地的同步保密通信。特别是，我们考虑两种类型的接收器在目的地，即类型I和类型II接收器，它们不具有和具有消除（先验已知的）干扰信号的能力，分别。对于这两种类型的接收机，我们最大限度地提高保密率在目的地通过联合优化的发射功率分配在源和干扰子载波，以及两个时隙之间的时间分配。首先，我们通过拉格朗日对偶方法，这是一个高的实现复杂度的全局最优解这个问题。接下来，为了平衡算法复杂度和性能之间的权衡，我们分别提出了基于最小化最大化和启发式连续优化的替代低复杂度解决方案。仿真结果表明，所提出的方法显着提高保密率相比，没有联合功率和时间分配的基准计划。
2017-07-24 cs.IT math.IT
Maximizing Ergodic Throughput in Wireless Powered Communication Networks
本文研究了平坦衰落信道下的单天线无线供电通信网络（WPCN）。我们表明，通过使用我们的概率收获传输（PHAT）的策略，这需要的瞬时全信道状态信息（CSI）和衰落概率分布的知识，该系统的遍历吞吐量可能会大大增加相对于所实现的收获然后发送（HTT）协议。为此，不是将每个帧划分为上行链路（UL）和下行链路（DL），而是基于估计的信道功率增益将信道分配给UL无线信息传输（WIT）和DL无线功率传输（WPT）。换句话说，基于衰落概率分布，我们将导出确定帧与DL WPT或UL WIT的关联的一些阈值。更具体地，如果信道增益低于或超过这些阈值，则信道将被分配给WPT或WIT。仿真结果验证了我们提出的方案的性能。
2018-07-15 cs.IT math.IT
Energy-efficient Resource Allocation for Wirelessly Powered Backscatter Communications
在这封信中，我们考虑一个无线供电的反向散射通信（WP-BackCom）网络，其中发射机首先在睡眠状态下从专用能量RF源获取能量，然后通过反射系数同时反向散射信息和获取能量。我们的目标是通过联合优化专用能量RF源的时间分配、反射系数和发射功率来最大化WP-BackCom网络的可实现能量效率。优化问题是非凸的，具有挑战性的解决。我们开发了一个有效的基于Dinkelbach的迭代算法来获得最优的资源分配方案。研究表明，对于每一次迭代，能量有效的WP-BackCom网络是等效的网络中的发射机总是工作在活动状态，或网络中的专用能量RF源采用最大允许功率。
2019-06-01 cs.IT math.IT
Wireless-Powered Relays in Cooperative Communications: Time-Switching Relaying Protocols and Throughput Analysis
我们考虑无线供电的放大转发和解码转发中继协作通信，其中能量受限的中继节点首先通过从源接收的射频信号收获能量，然后使用收获的能量将源信息转发到目的地节点。我们提出了基于时间切换的能量收集（EH）和信息传输（IT）协议与两种模式的EH在继电器。对于连续时间EH，EH时间可以是总传输块时间的任何百分比。对于离散时间EH，整个传输块用于EH或IT。所提出的协议是有吸引力的，因为它们不需要在发射机侧的信道状态信息，并使中继传输与预设的固定传输功率。我们推导出所提出的协议的可实现的吞吐量的解析表达式。推导出的表达式进行了验证，通过与模拟的比较，并允许系统的性能被确定为系统参数的函数。最后，我们表明，所提出的协议优于文献中现有的固定持续时间EH协议，因为它们智能地跟踪所收集的能量的水平，以在线方式在EH和IT之间切换，从而有效地利用资源。
2015-03-18 cs.IT math.IT
Secure Beamforming and Ergodic Secrecy Rate Analysis for Amplify-and-Forward Relay Networks with Wireless Powered Jammer
在这种对应关系中，我们考虑一个放大和转发中继网络，其中中继信息被窃听者偷听。为了混淆窃听者，无线供电的干扰机也被认为是从多天线源收获能量。提出了一种新的安全波束形成方案，其中波束形成向量是能量波束形成向量和信息波束形成向量的线性组合。我们还提出了一个新的封闭形式的解决方案，建议的波束形成向量，这是实现更高的保密率相比，平凡的EB和IB向量。此外，遍历保密率的一个紧密的封闭形式的近似也来自大量的天线在源的渐近制度。最后，数值例子和模拟验证了我们的分析结果。
2020-07-02 cs.IT math.IT
Transmission Delay Minimization in Wireless Powered Communication Systems
我们研究了在点对点的情况下，一个混合接入点（HAP）和一个WPC节点的无线供电通信（WPC）系统的传输延迟最小化。在这种类型的通信中，HAP在给定的持续时间内在下行链路（DL）处向节点发送能量，并且WPC节点收集足够的射频（RF）功率。然后，在上行链路（UL）信道处，WPC节点在给定的持续时间内将其收集的数据发送到HAP。最小化这种往返延迟是我们关注的问题。因此，我们已经定义了四个优化问题，以通过应用最佳DL和UL持续时间以及HAP处的最佳功率来最小化该延迟。这些优化问题进行了研究，在这里得到的结果进行了彻底的比较。在此之后，我们将我们的研究扩展到多用户的情况下，一个HAP和$K$节点和两个不同的优化问题，在这些情况下再次研究。
2018-06-26 cs.IT math.IT
Spatial Throughput Maximization of Wireless Powered Communication Networks
无线充电是为无线节点的传输供电的有前途的方式。本文考虑了新的双功能接入点（AP），能够支持能量/信息传输到/从无线节点。本文以大规模无线供电通信网络为研究对象，利用随机几何方法分析了无线节点在能量收集和信息传输之间的性能权衡。我们研究了两种情况下，无电池和电池部署的无线节点。对于这两种情况下，我们考虑一个收获，然后发送协议，每个时间帧划分成一个下行链路（DL）阶段的能量传输，和一个上行链路（UL）阶段的信息传输。通过联合优化两个阶段之间的帧划分和无线节点的发射功率，我们最大化的无线节点的空间吞吐量受到成功的信息传输概率约束。对于无电池的情况下，我们表明，无线节点更喜欢选择小的发射功率，以获得大的传输机会。对于电池部署的情况下，我们首先研究了一个理想的无限容量的电池无线节点的情况下，并表明，最佳的充电设计是不是唯一的，由于足够的能量存储在电池中。然后，我们扩展到实际的有限容量电池的情况。虽然准确的性能是很难得到的分析，它被证明是上限和下限的无限容量电池的情况下和无电池的情况下，分别。最后，我们提供了数值结果来证实我们的研究。
2015-01-08 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design and Time Allocation for Wireless Powered Communication Networks
本文研究了一种多输入单输出（MISO）的无线供电通信网络（WPCN）的协议下的收获，然后发送。具有可靠供电的电力站（PS）在下行链路（DL）中通过无线电力传输（WPT）对被动用户节点进行补充，然后在上行链路（UL）中每个用户节点通过时分多址（TDMA）方案向信宿发送独立的信息。我们考虑联合时间分配和波束形成设计，以最大化系统的总吞吐量。半定松弛（SDR）技术被应用于解决非凸设计问题。证明了SDR逼近的紧性，从而证明了SDR逼近的全局最优性。这意味着在PS处仅需要一个单个能量波束形成器。然后利用其固有结构，提出了一种快速的半封闭形式解。仿真结果从时间复杂度和信息吞吐量的角度证明了所提算法的有效性。
2014-03-18 cs.IT math.IT
