Computation Rate Maximization for Wireless Powered Mobile-Edge Computing with Binary Computation Offloading
在本文中，我们考虑由无线功率传输（WPT）供电的多用户移动边缘计算（MEC）网络，其中每个能量收集WD遵循二进制计算卸载策略，即，一个任务的数据集必须作为一个整体在MEC服务器上通过任务卸载本地或远程执行。特别地，我们感兴趣的是通过联合优化个体计算模式选择（即，本地计算或卸载）和系统传输时间分配（关于WPT和任务卸载）。其主要困难在于多用户计算模式选择的组合性及其与传输时间分配的强耦合性。为了解决这个问题，我们首先考虑一个解耦的优化，在这里我们假设模式选择是给定的，并提出了一个简单的二分搜索算法来获得条件最优的时间分配。在此基础上，设计了一种坐标下降法来优化模式选择。该方法实现简单，但在大规模网络中可能遭受高计算复杂性。针对这一问题，本文提出了一种基于ADMM（alternating direction method of multiplers）分解技术的联合优化方法，该方法能够有效降低计算复杂性随网络规模的增加而增加的速度。大量的仿真结果表明，所提出的方法可以有效地实现近最佳性能在各种网络设置下，并显着优于其他代表性的基准方法考虑。
2018-03-23 cs.DC cs.IT math.IT
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
An ADMM Based Method for Computation Rate Maximization in Wireless Powered Mobile-Edge Computing Networks
在本文中，我们考虑了一个无线供电的移动边缘计算（MEC）网络，其中分布式能量收集无线设备（WD）通过射频（RF）无线功率传输（WPT）供电。特别地，WD遵循二进制计算卸载策略，即，计算任务的数据集必须在MEC服务器处经由任务卸载本地或远程地整体执行。我们感兴趣的是通过联合优化个体计算模式选择来最大化网络中所有WD的（加权）和计算速率（即，本地计算或卸载）和系统传输时间分配（关于WPT和任务卸载）。其主要困难在于多用户计算模式选择的组合性及其与传输时间分配的强耦合性。为了解决这个问题，我们提出了一种基于ADMM（交替方向乘法器）分解技术的联合优化方法。仿真结果表明，该方法可以有效地实现在各种网络设置下接近最优的性能，并显着优于其他代表性的基准方法考虑。此外，通过理论分析和数值研究，我们表明，该方法具有较低的计算复杂性，随着网络规模的增加。
2018-02-09 cs.IT math.IT
Optimal Content Placement for Offloading in Cache-enabled Heterogeneous Wireless Networks
在基站（BS）处进行缓存是一种很有前途的方式来卸载流量并消除异构网络（HetNet）中的回程瓶颈。在本文中，我们研究了最佳的内容放置最大限度地提高成功卸载概率的高速缓存启用HetNet中的一层多天线宏BS（MBS）覆盖一层的助手与高速缓存。基于概率缓存框架，借助随机几何理论推导出成功卸载概率的封闭形式，并建立了缓存概率优化问题，该问题一般不是凹的.在用户-助手密度比高和低的两种极端情况下，得到了最优缓存概率，并分析了两层基站密度、发射功率以及信干噪比（SINR）阈值对缓存概率的影响。在一般情况下，我们得到了最佳的缓存概率，最大化成功卸载概率的下限，并分析了用户密度的影响。仿真和数值结果表明，当MBS与助手密度、MBS与助手发送功率和用户与助手密度之比以及SINR阈值较大时，最优缓存策略倾向于在所有位置缓存最流行的文件。
2016-04-12 cs.IT math.IT
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
Price-Based Distributed Offloading for Mobile-Edge Computing with Computation Capacity Constraints
移动边缘计算（MEC）通过将计算任务从无线设备卸载到网络边缘来实现实时信息传输和计算，是一种很有前途的技术。
2017-12-02 cs.IT math.IT
Fairness-Aware Computation Offloading in Wireless-Powered MEC Systems with Cooperative Energy Recycling
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工程技术研究中心）；School of Computer Science and Engineering, Macau University of Science and Technology（澳门科技大学计算机科学与工程系）；School of Electrical Engineering and Intelligentization, Dongguan University of Technology（东莞理工学院电气与智能化学院）；Department of Electrical and Electronic Engineering, The University of Hong Kong（香港大学电子电气工程系）；Institute of Infocomm Research, Agency for Science, Technology and Research（新加坡科技研究局信息与通信研究所）
本文提出一种基于alpha公平性的无线供电边缘计算系统中公平性感知的计算卸载方法，通过合作能量回收提升系统吞吐量和适应性。
2025-11-04 cs.IT math.IT
Joint Uplink/Downlink Resource Allocation and Data Offloading in OFDMA-Based Wireless Powered HetNets
本文研究了基于正交频分多址（OFDMA）的异构网络（HetNet）的联合上行/下行链路，该异构网络由单个宏基站（MBS）组成，多个毫微微基站（FBS）和接入点（AP），其中基站（BS）可以将数据卸载到AP，并且每个移动用户（MU）能够使用同时的无线信息和功率传输来收获接收到的能量（SWIPT）技术。我们还假设MU的收获能量用于其上行链路信息传输。我们设计了一种无线电资源分配（RRA）算法，以在每个MU的最小所需下行链路数据率和每个BS、AP和MU的最大允许发射功率的条件下，最大化MU的上行链路总数据率。更具体地，频分双工（FDD）和时分双工（TDD）方案都被研究。所提出的非凸优化问题使用迭代算法求解。它也被证明，该算法收敛到一个近最优解。仿真结果表明，TDD方案相比FDD方案提高了性能。此外，它表明，利用数据卸载技术提高了上行链路总数据率的MU相比，没有任何AP的情况下。
2018-03-15 cs.IT math.IT
Energy Efficient Mobile Cloud Computing Powered by Wireless Energy Transfer (extended version)
实现长电池寿命甚至自我可持续性一直是设计移动设备的长期挑战。本文提出了一种新型解决方案，无缝集成了移动云计算和微波功率传输（MPT）两种技术，以实现传感器和可穿戴计算设备等无源低复杂性设备中的计算。具体而言，考虑到单用户系统，基站（BS）将功率传输到移动设备或将计算从移动设备卸载到云;移动设备使用收集的能量在本地或通过卸载来计算给定的数据。提出了一种节能计算的框架，该框架包括一组用于控制本地计算模式的CPU周期的策略、MPT和卸载之间的时间划分以及模式选择。给定CPU周期统计信息和信道状态信息（CSI），该策略的目标是在能量收集和截止期限约束下，最大化成功计算给定数据的概率（称为计算概率）.将策略优化转化为最小化本地计算移动能耗和最大化卸载移动节能的等效问题，并使用凸优化理论求解。由此产生的政策的结构的特点是在封闭的形式。此外，给定非因果CSI，所述分析框架被进一步发展以支持多个信道实现上的计算负载分配，这进一步增加了计算概率。最后通过仿真验证了无线供电移动云计算的可行性及其最优控制的增益。
2016-03-11 cs.IT math.IT
Resolving the Double Near-Far Problem via Wireless Powered Pinching-Antenna Networks
本研究提出无线赋能夹式天线网络（WPPAN），搭配三种降复杂度资源分配方法与凸优化求解，通过近用户天线资源有效缓解无线赋能网络的双远近问题，同时提升下行能量收集与上行数据传输性能。
2025-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Offloading and Computing Optimization in Wireless Powered Mobile-Edge Computing Systems
移动边缘计算（MEC）和无线功率传输（WPT）已被认为是物联网（IoT）时代的有前途的技术，以提供具有增强的计算能力和可持续能源供应的大规模低功率无线设备。在本文中，我们提出了一个统一的MEC-WPT设计，考虑无线供电的多用户MEC系统，其中多天线接入点（AP）（与MEC服务器集成）广播无线功率充电多个用户和每个用户节点依赖于收获的能量来执行计算任务。通过MEC，这些用户可以自己在本地执行各自的任务，或者基于时分多址（TDMA）协议将全部或部分任务卸载到AP。在所提出的模型的基础上，我们开发了一个创新的框架，以提高MEC的性能，通过联合优化的能量发射波束形成器在AP，中央处理器（CPU）的频率和卸载的比特在用户的数量，以及用户之间的时间分配。在这个框架下，我们解决了一个实际的情况下，延迟有限的计算是必需的。在这种情况下，我们开发了一个最佳的资源分配方案，最大限度地减少了AP的总能耗受到用户的个人计算延迟的限制。利用国家的最先进的优化技术，我们得到的最优解的半封闭形式。数值结果表明，所提出的设计的优点，替代基准计划。
2017-12-18 cs.IT math.IT
Computation Rate Maximization in UAV-Enabled Wireless Powered Mobile-Edge Computing Systems
移动边缘计算（MEC）和无线功率传输（WPT）是两种很有前途的技术，可以增强物联网中无处不在的低功率无线设备的计算能力并延长其操作时间。然而，计算性能和收获的能量显着影响严重的传播损耗。为了解决这一问题，本文研究了一种基于无人机的MEC无线供电系统。研究了在部分计算卸载和二进制计算卸载两种模式下，基于能量收集因果约束和无人机速度约束的无人机MEC无线供电系统的计算速率最大化问题.这些问题是非凸的，解决起来很有挑战性。分别提出了两阶段算法和三阶段交替算法求解公式化问题。导出了最佳中央处理器频率、用户卸载时间和用户发射功率的封闭形式表达式。针对二进制计算卸载模式，提出了用户选择本地计算还是卸载计算任务的最优选择方案。仿真结果表明，我们提出的资源分配方案优于其他基准计划。结果还表明，所提出的方案收敛速度快，具有较低的计算复杂度。
2018-07-17 cs.CE cs.IT cs.NI
Cooperative Strategies for Wireless-Powered Communications: An Overview
射频（RF）能量传输和收获已被广泛研究，最近作为一种有前途的方法，以显着延长生命周期的能量受限的无线网络。这种技术具有很大的潜力，可以为无线设备提供相对稳定和连续的RF能量;因此，它开辟了一种新的研究范式，称为无线供电通信（WPC），这带来了许多新的研究机会，具有广泛的应用。其中，面向高效WPC的协作方案的设计和分析是当前研究的热点。本文概述了WPC的各种合作策略，特别强调无线供电的合作通信的中继协议，认知无线供电网络的合作频谱共享方案，以及对无线供电的安全通信的合作干扰策略。在结束本文之前，我们还确定了这一领域的几个有趣的研究方向。
2017-11-25 cs.IT math.IT
UAV-Enabled Mobile Edge Computing: Offloading Optimization and Trajectory Design
随着各种移动应用（如增强现实）的出现，移动用户的体验质量受到其计算能力和有限电池寿命的极大限制。移动边缘计算（MEC）和无线电力传输有望解决这个问题。然而，这两种技术容易受到传播延迟和损耗的影响。为利用无人机通信实现短距离视距，研究了一种基于无人机的无线供电MEC系统。一个功率最小化问题的计算位数和能量收集因果关系的约束下制定。该问题是非凸的，具有挑战性的解决。提出了一种基于序列凸优化的替代优化算法。仿真结果表明，我们提出的设计是优于其他基准计划，所提出的算法是有效的收敛。
2018-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
An Multi-resources Integration Empowered Task Offloading in Internet of Vehicles: From the Perspective of Wireless Interference
本文针对车联网中任务卸载的无线干扰和资源闲置问题，采用截断高斯分布建模车速，整合停放与行驶车辆及RSU的计算资源建立分析框架，并利用MADDPG算法联合优化能耗与处理延迟，实现资源负载均衡，仿真证明其优于现有方法。
2024-06-26 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
Throughput Maximization for IRS-Assisted Wireless Powered Hybrid NOMA and TDMA
智能反射表面（IRS）的高反射波束形成增益使其不仅对无线信息传输而且对无线功率传输具有吸引力。在这封信中，我们考虑了一个IRS辅助的无线供电通信网络，其中基站（BS）发送能量到多个用户分组成多个簇在下行链路中，和集群的用户发送信息的BS在混合非正交多址和时分多址的方式在上行链路中。研究了优化IRS的反射波束形成以及BS的功率传输和不同用户簇的信息传输之间的时间分配以最大化网络的吞吐量，并提出了一种基于块坐标上升、半定松弛和顺序秩一约束松弛技术的有效算法来解决由此产生的问题。仿真结果验证了该算法的有效性，并显示了用户分簇设置对网络吞吐量性能的影响。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Powered Protocol Exploiting Energy Harvesting During Cognitive Communications
在这封信中，提出了一种新的无线供电协议，以最大限度地提高系统吞吐量的能量收集（EH）的认知无线电网络，同时满足最低的主用户速率要求。对于EH，我们利用来自主基站的专用无线功率传输以及由于主用户和次用户之间的无线信息传输而可用的环境功率传输。具体地，我们证明了优化问题的凸性，并获得了全局最优解的半封闭形式。数值结果验证了分析的正确性，并表明在不同系统参数下，$70\%$的平均性能优于基准方案。
2020-01-28 cs.IT math.IT
Optimal Caching Placement for D2D Assisted Wireless Caching Networks
在本文中，我们设计了最佳的缓存位置，最大化卸载概率的两层无线缓存系统，其中的助手和一部分用户有缓存能力。卸载来自本地缓存、D2D共享和辅助传输。特别是，为了最大限度地提高卸载概率，我们重新制定的缓存放置问题的用户和助手到一个差异的凸（DC）的问题，可以有效地解决DC规划。此外，我们分析了两种极端的情况下，只有帮助层缓存网络和只有用户层。具体地说，帮助层缓存网络的放置问题被归结为一个凸问题，并可以有效地解决了经典的注水方法。我们注意到，用户和助手更喜欢在低节点密度下缓存流行的内容，更喜欢在高节点密度下均匀缓存不同的内容。仿真结果表明，提出的缓存放置在现有的方法有很大的性能增益。
2015-11-03 cs.IT math.IT
Optimal Resource Allocation for Wireless Powered Mobile Edge Computing with Dynamic Task Arrivals
本文考虑了一种无线供电的多用户移动边缘计算（MEC）系统，其中多天线接入点（AP）采用基于射频（RF）信号的无线功率传输（WPT）对多个分布式用户进行充电，每个用户利用收获的能量通过本地计算和任务卸载来执行计算任务。我们认为频分多址（FDMA）协议，以支持同时从多个用户到AP的任务卸载。不同于以往的作品，认为一次性优化与静态任务模型，我们研究了联合计算和无线资源分配优化与动态任务到达在一个有限的时间范围内由多个时隙。在这种设置下，我们的目标是最大限度地减少系统的能量消耗，包括AP的传输能量和MEC服务器的计算能量在整个地平线上，通过联合优化在AP的发射能量波束成形，并在不同的时隙在用户的本地计算和任务卸载策略。为了表征这样的系统的基本性能限制，我们专注于离线优化，假设任务和信道信息是已知的先验在AP。在这种情况下，能量最小化问题对应于凸优化问题。利用拉格朗日对偶方法，我们得到了井结构中该问题的最优解。结果表明，为了最大限度地提高系统的能量效率，在每个用户和AP的任务输入比特的最佳数量随时间单调增加，在不同的用户的卸载策略取决于无线信道条件和任务负载在AP。数值结果表明，拟议的联合WPT-MEC设计的好处，替代基准计划没有这样的联合设计。
2019-02-23 cs.IT math.IT
Optimized Joint Beamforming for Wireless Powered Over-the-Air Computation
研究无线供电AirComp系统，通过联合优化HAP能量波束成形、接收波束成形与WDs发射功率以最小化计算MSE，提出基于交替优化的算法，显著降低了计算均方误差。
2023-05-17 cs.IT eess.SP math.IT
Generalized Wireless-Powered Communications: When to Activate Wireless Power Transfer?
无线供电通信网络（WPCN）是为物联网（IoT）应用中的能量受限的大规模设备（例如自动驾驶车辆中的车载无线传感器）供电的关键技术。传统的WPCN仅依赖于专用下行链路无线功率传输（WPT），由于无线信号传播中的显著能量损失，这实际上是低效的。同时，环境能量收集是非常有吸引力的，因为设备可以从各种现有能源（例如，太阳能和蜂窝信号）。不幸的是，这些能源的可用性的随机性不能保证稳定的通信服务。基于上述原因，我们考虑了一种广义的WPCN，其中设备不仅可以从专用的多天线发电站（PS）收集能量，而且还可以利用来自环境能量收集的存储能量。由于专用WPT消耗系统资源，如果存储的能量足够，则可以不需要WPT来最大化加权和速率（WSR）。为了分析这种现象的特征，我们推导出WPT激活的条件，并揭示它是如何受到不同的系统参数。随后，我们进一步推导出最优的资源分配政策的情况下，WPT被激活和停用，分别。特别地，发现当WPT被激活时，PS处的最佳能量波束成形不依赖于设备的存储能量，这被示出为导致新的不公平问题。仿真结果验证了我们的理论研究结果，并证明了所提出的最优资源分配的有效性。
2020-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
Common Throughput Maximization for UAV-Enabled Interference Channel with Wireless Powered Communications
本文研究了一种用于无线供电通信网络（WPCN）的无人机（UAV）启用的双用户干扰信道，其中两个UAV无线地对地面上的两个低功率物联网（IoT）设备充电并从它们收集信息。我们考虑两种情况下，当两个无人机合作的能量传输和/或信息接收，通过干扰协调和协调多点（CoMP），分别。对于这两种情况，通过轨迹设计利用UAV的可控移动性，不仅提高下行链路中的无线功率传输（WPT）效率，而且减轻上行链路中的无线信息传输（WIT）的同信道干扰。特别地，目标是通过联合优化两个UAV的轨迹和下行链路/上行链路无线资源分配，在受限于UAV处的最大飞行速度和碰撞避免约束以及IoT设备处的个体能量中性约束的情况下，最大化两个IoT设备在有限UAV任务周期内的上行链路公共（最小）吞吐量。在干扰协调和CoMP两种情况下，我们首先获得了两个共同的速率最大化问题的最优解井结构的特殊情况下，具有足够长的无人机任务持续时间。接下来，我们获得高质量的解决方案，为实际情况下，有限的无人机任务持续时间，通过使用交替优化和逐次凸逼近（SCA）。
2019-10-10 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Powered Cooperative Relaying Systems with Non-orthogonal Multiple Access
非正交多址接入（NOMA）和协作中继系统是满足未来无线网络高频谱利用率和大覆盖范围要求的两种很有前途的技术。另一方面，在诸如传感器网络和/或物联网（IoT）的具有有限能量的应用中，能量效率也具有高优先级。为此，在本文中，我们提出了无线供电合作中继系统与NOMA，从而提高频谱和能源效率。我们考虑三种不同的能量收集（EH）协议（即，功率共享（PS）、分时（TS）和理想），并且对于所有三种EH协议，我们推导出所考虑的系统模型的可实现速率。我们用计算机模拟验证了分析，并与基准测试相比，给出了无线供电系统的有效性。
2020-09-29 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
On Performance of FAS-aided Wireless Powered NOMA Communication Systems
本文研究FAS辅助的无线供电NOMA系统，推导了瑞利衰落下的中断概率解析表达式及高信噪比渐近结果，证明仅激活一个FAS端口即可显著优于传统天线系统。
2024-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
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
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
Long-term scheduling and power control for wirelessly powered cell-free IoT
针对由分布式接入点（AP）和大量传感器组成的无线供电无蜂窝物联网（IoT）网络，研究了长期调度和功率控制方案。在每个时隙中，传感器的子集被调度用于上行链路数据传输或下行链路功率传输。通过渐近分析，我们获得了封闭形式的表达式收获的能量和可实现的速率是独立的随机导频。然后，使用这些表达式，我们制定了一个长期的调度和功率控制问题，以最大限度地提高所有传感器之间的最小时间平均可实现速率，同时保持每个传感器的电池状态高于预定义的最低水平。使用李雅普诺夫优化，传输模式，活动的传感器集，和每个时隙的功率控制系数共同确定。最后，通过仿真验证了所推导的闭合表达式的正确性，并表明与简单的贪婪传输方案相比，该方案的最小时间平均可达速率得到了显著提高。
2020-04-11 cs.IT eess.SP 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
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
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
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
D2D Communications Underlaying Wireless Powered Communication Networks
在本文中，我们调查的资源分配问题的D2D通信下的无线供电的通信网络，其中多个D2D对收获能量从一个发电站配备有多个天线，然后发送信息信号同时在相同的频谱资源。其目标是通过联合时间调度和功率控制来最大化总吞吐量，同时满足能量因果约束。该方法首先将非凸规划问题转化为一个非线性分式规划问题，并进行了巧妙的重构。然后，利用D.C.（两个凸函数的差）规划，通过迭代地求解一系列凸问题来获得非凸问题的次优解。仿真结果表明，该方案在不同的场景下都能很好地工作，与现有方案相比，可以显著提高系统的吞吐量。
2018-05-29 cs.IT eess.SP 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
Opportunistic Beamforming with Wireless Powered 1-bit Feedback Through Rectenna Array
这封信涉及的机会波束形成（OBF）方案的多天线下行链路空间随机性。与传统的OBF相比，终端仅返回1比特反馈，其由通过整流天线阵列的无线功率传输供电。我们研究两个基本的拓扑结构的组合的整流天线元件;直流组合器和射频组合器。利用高阶统计量和随机几何，推导了两种组合方案的波束中断概率的封闭形式。
2015-07-20 cs.IT cs.NI 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
Coded Computing and Cooperative Transmission for Wireless Distributed Matrix Multiplication
考虑多小区移动边缘计算网络，其中每个用户希望计算用户生成的数据矩阵与网络存储的矩阵的乘积。这是通过输入上传、边缘节点（EN）处的分布式计算和输出下载的任务卸载来完成的。任务卸载可能遭受长延迟，因为在一些EN处的服务器可能由于随机计算时间而分散，并且无线信道可能经历严重的衰落和干扰。本文的目的是调查之间的相互作用上传，计算和下载延迟在卸载过程中的高信噪比政权从信息论的角度来看。提出了一种基于级联编码计算和协调和合作的干扰管理在上行链路和下行链路的策略，并证明是近似最优的足够大的上传时间。通过在上行链路传输中投入更多的时间，该策略在EN处创建数据冗余，这可以通过启用编码计算的使用来减少计算时间，以及通过发射机协作来减少下载时间。此外，该策略允许以计算时间换取下载时间。数值例子表明，该策略可以改善现有的计划，显着减少端到端的执行时间。
2021-01-18 cs.IT math.IT
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
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
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
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
Wireless Powered Cooperative Relaying using NOMA with Imperfect CSI
研究了由一个信源、两个用户和一个EH中继节点组成的能量收集（EH）协作非正交多址（NOMA）网络中不完美信道状态（CSI）信息的影响.中继器不配备固定电源，而是充当无线供电节点，以帮助向用户传输信号。针对固定功率分配和动态功率分配两种不同的功率分配策略，推导了不完美信道状态信息下两个用户的中断概率的封闭表达式。蒙特卡洛模拟被用来数值评估不完美的CSI的效果。这些结果证实了理论中断分析，并表明NOMA可以优于正交多址，即使有不完美的CSI。
2018-09-29 cs.IT math.IT
Power Allocation for Secure SWIPT Systems with Wireless-Powered Cooperative Jamming
本文考虑无线供电的合作干扰（CJ），以确保发送器（Tx）和信息接收器（IR）之间的通信，在存在的能量接收器（ER），这被称为潜在的窃听者。全双工干扰器从Tx的信息信号中获取能量，同时发送干扰信号，其中干扰信号不仅混淆ER（潜在窃听者），而且还对ER充电。我们的目标是最大限度地提高保密信息率，通过联合优化在Tx和干扰机的功率分配，同时保持收获的能量要求的ER。所研究的问题是非凸的，我们提出了基于拉格朗日方法的最优解。仿真结果表明，该方案的性能明显优于基准方案。
2017-02-18 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
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
Throughput Maximization for Wireless Powered Communications Harvesting from Non-dedicated Sources
我们考虑无线供电通信，其中用户从非专用源获取能量。用户遵循一个收获然后发送协议：在时隙时间的第一阶段，源节点从附近的传统接入点收获能量，然后在第二阶段将信息发送到其目的地节点或中继节点。我们得到了最佳的\textit{ harvesting ratio}，以最大化的预期吞吐量直接传输（DT）和解码转发（DF）中继中断约束下，分别。我们的研究结果表明，DT的最佳收获率是由中断约束，而DF中继，由数据的因果关系。
2017-01-25 cs.IT cs.NI 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
Wirelessly Powered Backscatter Communications: Waveform Design and SNR-Energy Tradeoff
本文表明，无线供电的反向散射通信是在标签和反向散射通信的可靠性，在读取器的SNR测量的收获的能量之间的基本权衡。假设RF发射信号是自适应于信道状态信息的多正弦波形，我们推导出一种系统的方法来优化发射波形权重（幅度和相位），以尽可能地扩大SNR能量区域。性能评估证实了在自适应发射多正弦波形中使用多个频率分量以利用整流器的非线性和频率分集增益的显著益处。
2017-03-08 cs.IT cs.NI math.IT
