On Federated Learning with Energy Harvesting Clients
为了满足物联网设备和边缘分布式机器学习的激增，本文提出了一种能量收集联邦学习（EHFL）框架。EH的引入意味着不能保证客户参与任何FL回合的可用性，这使得理论分析变得复杂。我们推导出新颖的收敛边界，捕获的影响，由于参与客户端的随机EH特性的时变设备可用性，并行和本地随机梯度下降（SGD）与非凸损失函数。结果表明，有一个统一的客户端调度，最大限度地提高整个FL过程中的客户端的最小数量是可取的，这是进一步证实了使用现实世界的FL任务和国家的最先进的EH调度的数值实验。
2022-02-12 cs.IT cs.LG eess.SP
Secure Communication Via a Wireless Energy Harvesting Untrusted Relay
无线媒体的广播性质允许非预期用户窃听机密信息传输。在这方面，我们调查的问题，源和目的地之间的安全通信，通过无线能量收集不可信的节点，作为一个帮手，中继信息，然而，源和目的地节点希望保持信息的机密性从中继节点。为了实现正保密率，我们使用目的地辅助干扰。作为一个能量匮乏的节点，不可信中继从接收到的射频信号中获取能量，这些射频信号包括源的信息信号和目的地的干扰信号。因此，我们通过利用干扰信号作为有用的能量源来有效地利用干扰信号。在中继器处，为了实现能量收集和信息处理，我们采用功率分割（PS）和时间切换（TS）策略。为了评估该方案的保密性能，我们推导出两个重要指标的解析表达式，即，秘密中断概率和遍历秘密率。数值分析揭示了不同的系统参数，如功率分配比，能量收集时间，目标保密率，发送信噪比（SNR），中继位置，能量转换效率因子，对保密性能的影响的设计见解。具体地说，PS策略实现更好的最优保密中断概率和最优遍历保密率比TS策略在更高的目标保密率和发送SNR，分别。
2016-03-10 cs.IT cs.NI math.IT
Interference-Assisted Wireless Energy Harvesting in Cognitive Relay Network with Multiple Primary Transceivers
我们考虑一个频谱共享的情况下，一个次要的网络与多个收发器的主要网络共存。次级网络由能量受限的解码转发次级中继器组成，该次级中继器在存在来自多个初级发射器的干扰的情况下辅助次级发射器与目的地之间的通信。次中继从接收到的射频信号中获取能量，该射频信号包括来自次发射机的信息信号和主干扰。然后，所收集的能量被用于解码次级信息并将其转发到次级目的地。在中继器处，我们采用时间切换策略，由于其简单性，可以随着时间的推移在能量收集和信息解码之间切换。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达下的主要中断约束和峰值功率约束下的二次发射机和中继的二次中断概率。此外，我们调查的最佳能量收集持续时间，最大限度地减少二次中断概率的主收发器的数量的效果。通过在能量收集阶段利用主干扰作为有用的能量源，次级网络实现了更好的中断性能。
2015-09-02 cs.IT cs.NI 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
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
Sensitive and Nonlinear Far Field RF Energy Harvesting in Wireless Communications
这项工作研究了现实中观察到的远场RF能量收集的有限灵敏度和非线性，并量化了它们的影响，试图填补同时无线信息和功率传输（SWIPT）文献中的一个主要空白。考虑到有限的灵敏度和饱和效应，RF收获功率被建模为接收功率的任意非线性、连续和非递减函数。RF收集器的灵敏度可能比通信接收器的灵敏度差几dB，潜在地使得RF信息信号对于能量收集目的无用。给定有限数量的数据点对的收获（输出）功率和相应的输入功率，分段线性近似的应用和收获的功率的统计提供，作为无线信道衰落统计的函数。需要有限数量的数据点，并提供准确性分析。案例研究包括占空比（非连续）以及连续SWIPT，与行业级RF采集进行比较。建议的近似，即使简单，提供准确的性能为所有研究的指标。另一方面，线性模型或非线性无限灵敏度收获模型偏离实际，特别是在低输入功率区。所提出的方法可用于当前和未来的SWIPT研究。
2018-03-04 cs.IT math.IT
Decentralized Detection in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
我们考虑一个分散的假设检验问题，其中多个外围能量收集传感器并行排列。每个传感器对时变现象进行噪声观测，并在每个时刻t向融合中心发送关于当前假设的消息。融合中心使用在时间实例t期间接收到的消息的聚合，做出关于当前假设的状态的决定。我们假设每个传感器都是一个能量收集设备，并且能够从其环境中收集通信所需的所有能量。我们的贡献是制定和分析的分散检测问题时，能量收集传感器被允许形成一个长期的能源使用政策。我们的分析是基于电池的电池理论模型。然后，通过使用数值模拟，我们展示了所得到的性能与能量不受约束的情况下的不同。
2016-03-02 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Simultaneous Wireless Information and Power Transfer with Ambient RF Energy Harvesting
在过去的十年中，射频能量传输和收集技术的进步使得电子设备的无线能量补充成为可能，这被认为是解决传统电池供电设备的能量瓶颈的有前途的替代方案。在本文中，通过使用随机几何的方法，我们的目标是分析的RF供电的无线传感器在下行链路同步无线信息和功率传输（SWIPT）系统与周围的RF发射机的性能。具体而言，我们认为点对点的下行链路SWIPT传输从一个接入点的无线传感器在网络中，周围的射频发射机分布作为一个Ginibre？$α$ -行列式点过程（DPP），当$α$？接近于零。在所考虑的网络中，我们专注于分析的传感器配备的功率分配架构的性能。在这种架构下，我们表征了传感器的预期RF能量收集率。此外，我们推导出功率和输电中断概率的上界。数值结果表明，我们的上界是准确的不同值？$α$。
2015-01-04 cs.IT math.IT
Dynamic Power Splitting Policies for AF Relay Networks with Wireless Energy Harvesting
无线能量收集（WEH）提供了一种令人兴奋的方式来为中继节点提供能量，以转发源-目的地对的信息。在本文中，我们研究的问题，中继节点如何动态地调整信息传输（IT）和能量收集（EH）的功率分配比，以达到最佳的中断性能。根据中继节点的信道状态信息，分别给出了完整信道状态信息和部分信道状态信息下的最优动态功率分配策略。最后，通过仿真，提出的功率分配策略可以改善中断性能，并与完整的CSI策略达到最佳性能。同时，部分CSI策略可以接近完全CSI策略，并且系统开销要小得多。
2015-03-23 cs.IT math.IT
A General Utility Optimization Framework for Energy Harvesting Based Wireless Communications
近年来，期望无线通信系统通过用能量收集（EH）设备替换诸如电池之类的常规固定电源来实现更具成本效益和可持续性的操作，能量收集（EH）设备可以从可再生能源（例如，太阳能和风能）。然而，这种EH电源本质上是随机的和不稳定的，并且因此对可靠的通信设计提出了新的挑战，并且已经引发了对基于EH的无线通信的大量研究兴趣。在现有工作的基础上，在这篇文章中，我们开发了一个通用的优化框架，以最大限度地提高EH无线通信系统的效用。我们的框架封装了各种设计问题，如吞吐量最大化和中断概率最小化在单用户和多用户设置，并提供了有用的指导方针，以实际设计的一般EH为基础的通信系统与不同的假设知识随时间变化的无线信道和EH率在发射机。
2015-01-07 cs.IT math.IT
A Stochastic Geometry Analysis of Large-scale Cooperative Wireless Networks Powered by Energy Harvesting
能量收集是一种实现绿色、可持续和自主无线网络的技术。在本文中，考虑了一个大规模的无线网络与能量收集发射机，其中一组发射机形成一个集群，以合作服务于一个期望的接收机中的干扰和噪声。为了表征链路级的性能，封闭形式的表达式推导出在接收器的传输成功概率的关键参数，如节点密度，能量收集参数，信道参数，和集群大小，对于一个给定的集群几何形状。分析进一步扩展到表征网络级的性能指标，捕获链路质量和接收器的分数之间的权衡服务。数值模拟验证了分析模型的准确性。提供了一些有用的见解。例如，虽然更多的合作有助于提高链路级性能，但网络级性能可能会随着群集大小而降低。数值结果表明，较小的集群大小（通常为3或更小）优化了网络级性能。此外，可以利用相对小的能量缓冲来提取实质性性能。此外，在足够密集的网络中，具有大的能量缓冲器的效用随着能量收集率以及集群大小而增加。
2015-11-11 cs.IT math.IT
Information Exchange in Randomly Deployed Dense WSNs with Wireless Energy Harvesting Capabilities
随着大规模密集且通常随机部署的无线传感器网络（WSNs）变得广泛，位于同一地点的节点集之间的本地信息交换在处理过多的流量方面可能发挥重要作用。此外，考虑到无线设备的寿命有限，收集网络传输的能量为此类网络的寿命提供了显着的好处。在本文中，我们研究了密集网络中的无线能量收集（WEH）使能传感器节点的通信性能。特别是，我们研究了两种不同的通信方案（直接和合作）的数据交换，我们提供了理论表达式的成功通信的概率。然后，考虑到生命周期在无线传感器网络中的重要性，我们采用最先进的WEH技术和现实的能量转换器，量化的潜在能量增益，可以实现在网络中。我们的分析推导，这是验证了广泛的蒙特卡洛模拟，突出了WEH在密集网络的重要性，并确定直接和合作的通信方案之间的权衡。
2016-01-02 cs.IT math.IT
Wireless Information Transfer with Opportunistic Energy Harvesting
能量收集是延长能量受限的无线网络的操作的有前途的解决方案。特别是，从环境无线电信号中收集能量，即无线能量收集（WEH），最近引起了极大的关注。在本文中，我们考虑一个点到点的无线链路在窄带平坦衰落信道受到时变的同信道干扰。假设接收器没有固定的电源，因此需要通过WEH机会性地从发射器发送的非预期干扰和/或预期信号中补充能量。我们进一步假设一个单天线接收机，由于实际电路的限制，只能解码信息或收获能量在任何时候。因此，重要的是研究接收机何时应该基于瞬时信道和干扰条件在信息解码（ID）和能量收集（EH）这两种模式之间切换。在本文中，我们推导出最佳的模式切换规则在接收器，以实现各种无线信息传输和能量收集之间的权衡。具体地说，我们确定的最小传输中断概率的延迟有限的信息传输和最大遍历容量的无延迟有限的信息传输与最大平均能量收获在接收端，其特征在于所谓的“中断能量”区域和“率能量”区域的边界，分别。此外，当信道状态信息（CSI）是已知的情况下，在发送端，我们研究的联合优化的发送功率控制，信息和能量传输调度，以及接收机的模式切换。我们的研究结果提供了有用的指导方针，为新兴的无线通信系统的设计提供动力的机会WEH。
2012-10-31 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
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
Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting
在本文中，我们研究了可重构智能表面（RIS）的潜力，从信息信号中收集的能量提供动力。与有源继电器相比，此功能可能是获得RIS技术低功耗优势的关键。我们首先确定了主要的RIS功耗组件，然后提出了一个能量收集和功耗模型。此外，我们制定和解决的问题，最佳RIS的位置连同其元素的幅度和相位响应的调整，以最大限度地提高信噪比（SNR），同时收获足够的能量，其操作。最后，数值结果验证了自主操作的潜力，并揭示了功耗值的范围，使它。
2021-05-01 cs.IT math.IT
Information Harvesting for Far-Field Wireless Power Transfer
考虑到无处不在的连接和先进的信息处理能力，现在部署了大量的低功耗物联网设备，并且这些设备的维护（包括固件/软件更新和对单元进行再充电）已经成为物联网系统的瓶颈。为了解决有限的电池约束，无线功率传输是一种有前途的方法，使得它不需要能量收集器和功率传输之间的任何物理链路。此外，将无线功率传输与信息传输相结合变得更加有吸引力。在应用无线电信号的系统中，无线功率传输已成为从物联网设备中接收的信息信号中获取RF辐射能量的流行趋势。对于这些系统，设计框架主要处理信息容量和能量收集效率之间的权衡。其中，已经针对功率和信息之间的不同系统偏好提出了各种信令设计框架。除此之外，保护信息部分免受服务区域中的潜在窃听活动的影响为这些系统引入了安全考虑。在本文中，我们提出了一个新的概念，信息收集，无线电力传输系统。它从与现有研究相反的角度介绍了一种新的协议设计。特别地，信息收集旨在通过现有的无线功率传输机制传输信息而不干扰/中断功率传输。
2021-05-26 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Energy Diversity in Energy Harvesting Wireless Communications
能量收集通信由于其广泛的应用和商业化的可行性而引起了人们的极大兴趣。在本文中，我们研究了多用户能量分集。具体来说，我们揭示了吞吐量增益来自于随时间/空间收获的总可用能量的增加以及电池的组合动力学。考虑到集中式和分布式接入方案，研究了发射机数量上的平均吞吐量的缩放，以及电池中相应的可用能量的缩放。
2016-07-16 cs.IT math.IT math.PR
Multiple-access Fading Channel with Wireless Power Transfer and Energy Harvesting
我们认为，可实现的平均速率的多址系统，其中包括N个能量收集用户（EHU），通过块衰落多址信道（MAC）和一个基站（BS），广播无线电频率（RF）能量的EHU的无线功率传输信息。信息（在上行链路上）和功率（在下行链路上）可以以时分双工或频分双工发送。当EHU的电池容量和传输时隙的数量都是无限的情况下，我们确定最佳的功率分配的BS和最佳的速率和功率分配的EHU，最大化可实现的速率区域的MAC。所得到的在线解决方案是渐近最优的，也适用于有限数量的传输时隙和有限的电池容量。
2014-09-19 cs.IT math.IT
Medium Access Control Protocols for Wireless Sensor Networks with Energy Harvesting
无线传感器网络（WSNs）的媒体访问控制（MAC）协议的设计一直以来都是以电池供电为前提，以网络生命周期为主要性能指标。虽然由能量收集（EH）设备操作的无线传感器网络不受网络寿命的限制，但由于可收集能量的不确定性，它们提出了新的设计挑战。因此，需要新的设计标准来捕获潜在的无限网络寿命和不确定的能量可用性之间的权衡。本文讨论了分析和设计的无线传感器网络与EH设备集中在传统的MAC协议，即TDMA，帧ALOHA（FA）和动态FA（DFA），并占由于EH的性能权衡和设计问题。一种新的度量，称为交付概率，被引入到测量的MAC协议的能力，提供在网络中的任何传感器的测量到预期的目的地（或融合中心，FC）。交付效率和时间效率之间的相互作用（即，FC处的数据汇集速率），使用马尔可夫模型进行分析研究。数值结果验证了分析，并强调会计的交付概率和时间效率的EH-WSNs的设计至关重要。
2011-12-11 cs.IT cs.NI math.IT
On the Tradeoff between Energy Harvesting and Caching in Wireless Networks
自供电、能量收集的小型蜂窝基站（SBS）有望成为下一代无线网络的组成部分。然而，由于所收集的能量的不确定性，有必要采用能量有效的功率控制方案来降低SBS的能量消耗，从而确保用户的服务质量（QoS）。这种节能设计也可以通过使用内容缓存来完成，这减少了容量有限的SBS回程的使用。在SBS的流行内容的减少也可以证明在这方面通过减少回程使用是有益的。在本文中，一个在线的能量有效的功率控制方案的能量收集SBS配备了无线回程和本地存储。在我们的模型中，能量到达被假定为泊松分布和流行度分布的请求内容建模使用齐普夫定律。将功率控制问题转化为一个（折扣）无限时域动态规划问题，并采用数值迭代算法求解。使用模拟，我们提供了宝贵的见解的能量收集和缓存的能量和总吞吐量性能的SBS的影响，网络大小是不同的。我们的研究结果还表明，在SBS的缓存和能量收集设备的大小可以权衡，同时仍然满足所需的系统性能。
2015-05-23 cs.IT math.IT
Energy-efficient transmission for wireless energy harvesting nodes
能量收集作为对诸如传感器节点的电池供电设备充电的手段越来越重要。高效的传输策略必须开发无线能量收集节点（WEHN），同时考虑到节点中的能量和数据的可用性。我们考虑一个场景，其中数据和能量分组到达节点，其中分组的时刻和量是已知的（离线方法）。在本文中，最佳的数据传输策略，找到了一个有限的电池容量WEHN，必须满足一些服务质量（QoS）的约束，以及能源和数据的因果关系的约束。作为我们分析的结果，我们可以说，由于电池溢出而损失能量是低效的，除非没有更多的数据要传输，并且该问题可能没有可行的解决方案。最后，一个算法，计算的数据传输曲线最小化的总传输时间，满足上述约束已经开发。
2012-12-05 cs.IT math.IT
Relaying Protocols for Wireless Energy Harvesting and Information Processing
一个新兴的解决方案，延长寿命的能量受限的中继节点在无线网络中是利用周围的射频（RF）信号，并同时收获能量和处理信息。在本文中，放大和转发（AF）中继网络被认为是一个能量受限的中继节点收获能量从接收到的RF信号，并使用收获的能量转发源信息到目的地。基于时间交换和功率分配接收机架构，提出了两种中继协议，即i）基于时间交换的中继（TSR）协议和ii）基于功率分配的中继（PSR）协议，以使得能够在中继处进行能量收集和信息处理。为了确定吞吐量，中断概率和遍历容量的解析表达式推导出延迟限制和延迟容忍传输模式，分别。数值分析提供了实际的洞察各种系统参数，如能量收集时间，功率分配比，源传输速率，源中继距离，噪声功率和能量收集效率，对无线能量收集和信息处理使用AF中继节点的性能的影响。特别地，TSR协议在相对低的信噪比和高传输速率下的吞吐量方面优于PSR协议。
2013-06-25 cs.IT math.IT
Security of Rechargeable Energy-Harvesting Transmitters in Wireless Networks
在这封信中，我们调查的安全性，一个单天线可充电的源节点存在的多天线可充电的合作干扰机和一个潜在的单天线窃听。在合法的发送节点（即源节点和干扰节点）的电池被假定为容量有限，并建模为充电系统。我们调查的能量到达率在电池上实现的保密率的影响。在我们的能量受限的网络中，我们提出了一个有效的计划，以提高系统的安全性，通过优化源节点的传输时间。干扰器使用其天线的子集（和发射射频链）来创建波束形成器，该波束形成器最大化系统的保密率，同时完全消除合法目的地的人工噪声。我们的数值结果表明，我们提出的方案显着的平均保密率增益。
2016-12-18 cs.IT cs.NI math.IT
Optimal Reliability in Energy Harvesting Industrial Wireless Sensor Networks
对于工业无线传感器网络来说，可靠地感知并及时传递环境数据以避免系统故障至关重要。虽然能量收集是一种很有前途的技术，以延长传感器节点的寿命，它也带来了新的挑战，系统的可靠性，由于收集的能量的随机性。在本文中，我们研究了最优的能量管理策略，以最小化的加权丢包率下的延迟约束，其中丢包率考虑了丢失的数据包在传感和交付过程中。我们表明，上述能源管理问题可以建模为一个无限时域平均报酬约束马尔可夫决策问题。为了解决众所周知的维数灾难问题，并促进分布式实现，我们利用线性值近似技术。此外，我们应用随机在线学习与决策后的状态，以处理缺乏知识的基础随机过程。提出了一种基于注水结构的分布式能量分配算法和一种基于拍卖机制的调度算法。实验结果表明，该算法在计算复杂度和信令开销较低的情况下，取得了与最优离线值迭代算法相当的性能，并优于现有的各种基线算法。
2016-05-06 cs.IT cs.NI math.IT
On the Convex Properties of Wireless Power Transfer with Nonlinear Energy Harvesting
研究了非线性无线电能传输系统的凸性。在非线性能量采集模型的基础上，通过隐函数形式表达了采集到的直流功率与接收到的射频信号功率之间的关系，并在此基础上进一步证明了其凸性。特别是，对于一个预定义的整流器的输入信号分布，我们表明，收获的直流功率的非线性模型是凸的整流器的输入信号功率的倒数。最后，我们提供了一个例子来显示应用凸性质的WPT网络设计的优点。
2019-12-10 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient Coded Cooperative Networks with Energy Harvesting and Wireless Power Transfer
研究了采用能量收集和无线能量传输的多用户多中继网络离线能量管理的最优方案。具体地说，用户能够在连续的传输中收集和传输能量，尽管他们没有固定的能量供应。同时，在中继处对用户的消息进行网络编码，以使得能够与源节点以独立但不一定同分布（i.n.i.d.）Nakagami- $m$衰落信道。因此，同时进行两级合作，即，开展信息、能源合作。能量效率（EE）的约束下的能源因果关系和预定义的中断概率阈值的最大化的问题，制定和被证明是非凸的。利用分式规划和几何规划，提出了一种基于凸形的迭代算法来有效地求解该问题。在此基础上，研究了中继节点位置和无线能量传输效率对能量分配和能量协作的影响，并与现有方案进行了性能比较，结果表明所提出的能量协作策略能够更有效地管理能量。
2016-09-27 cs.IT math.IT
Analog Over-the-Air Federated Learning with Interference-Based Energy Harvesting
针对模拟空中接口联邦学习中的同频干扰和能量收集问题，提出无需CSI的去噪策略和动态调整本地训练轮数的自适应调度算法，有效降低聚合误差与能耗，提升设备参与度和学习性能。
2025-09-12 cs.ET cs.IT math.IT
Wireless Networks with Energy Harvesting and Power Transfer: Joint Power and Time Allocation
在本文中，我们认为，无线供电的通信网络，可以永久运行，作为基站（BS）广播能量的多个能量收集（EH）的信息发射机。这些采用“收集然后发送”机制，因为它们花费在先前BS能量广播期间收集的所有能量来向BS发送信息。假设时分多址（TDMA），我们提出了一种新的传输方案，联合优化分配的BS广播功率和无线节点之间的分时共享，最大化的整体网络吞吐量，在BS的平均发射功率和最大发射功率的约束下。所提出的计划显着优于“最先进的”计划，只采用最佳的时间分配。如果考虑单个EH发射器，则我们将固定电路功耗的情况下的最优解决方案概括为更实际的场景。
2016-03-01 cs.IT math.IT
Battery-aware Cyclic Scheduling in Energy-harvesting Federated Learning
Linköping University（林雪平大学）
针对能量收集联邦学习系统中客户端因能源限制导致可用性波动的问题，提出FedBacys电池感知框架，通过聚类客户端并按电池电量循环调度其参与，减少冗余计算与能耗，提升学习稳定性，在非独立同分布数据和低充电频率下仍具鲁棒性。
2025-04-16 cs.IT cs.LG math.IT
Decentralized Hypothesis Testing in Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
我们考虑在能量收集传感器网络中的分散式假设检验问题，其中传感器对现象进行噪声观测，并将有关该现象的量化信息发送到融合中心。融合中心使用在时间间隔期间的聚合接收数据做出关于当前假设的决定。我们明确地考虑一种情况下，通过并行访问通道向融合中心发送的消息。为了避免有限的寿命问题，我们假设每个传感器都能够从环境中收集通信所需的所有能量。每个传感器都有一个能量缓冲器（电池），以保存其收集的能量，供其他时间间隔使用。我们的主要贡献是制定在传感器网络与能量收集设备的分散检测的问题。我们的分析是基于电池的能量理论模型，我们提出了一个传感器的决策设计方法，考虑在传感器的长期能源管理。我们展示了系统的性能如何针对不同的电池容量而变化。然后，我们用数值方法展示了我们的研究结果如何用于设计具有能量收集传感器的传感器网络。
2017-06-10 cs.IT math.IT
Closed-Form Delay-Optimal Power Control for Energy Harvesting Wireless System with Finite Energy Storage
在本文中，我们考虑延迟最优功率控制的能量收集无线系统与有限的能量存储。无线系统仅由具有突发数据到达的可再生能源供电，并且其特征在于数据队列和能量队列。我们考虑一个延迟最优功率控制问题，并制定了一个无限时域平均成本马尔可夫决策过程（MDP）。为了处理维数灾难，我们引入了一个虚拟的连续时间系统，并推导出封闭形式的近似优先级函数的离散时间MDP在各种操作制度。在此基础上，我们得到了一个在线的功率控制解决方案，它是自适应的信道状态信息，以及数据和能量队列状态信息。推导出的功率控制解决方案具有多级注水结构，其中水位由数据和能量队列长度共同确定。我们通过仿真表明，该方案具有显着的性能增益与各种基线相比。
2014-08-19 cs.IT math.IT
Transmission Capacity of Wireless Ad Hoc Networks with Energy Harvesting Nodes
当网络中的每个节点从自然界中获取能量时，如太阳能、风能、振动等，分析了ad hoc无线网络的传输容量。传输容量是节点的最大允许密度，满足每个发送器-接收器速率和中断概率约束。假设每个节点处的能量到达遵循伯努利分布，并且每个节点使用能量缓冲器/电池来存储能量。对于ALOHA媒体接入协议（MAP），最大化传输容量的最佳传输概率导出作为能量到达分布的函数。博弈论分析ALOHA MAP，其中每个发射机试图最大化自己的吞吐量，并对称纳什均衡推导。对于CSMA MAP，退避概率和中断概率是根据输入能量分布推导的，从而表征传输容量。
2012-05-25 cs.IT math.IT
RF Energy Harvesting Enabled Power Sharing in Relay Networks
通过同时传输能量和信息，射频（RF）能量收集（EH）降低了无线网络的能耗。它还为无线设备提供了一种新的方法来共享彼此的能量存储，而不依赖于电网或流量卸载。在本文中，我们研究了RF能量收集使解码转发（DF）中继增强的协作无线系统中的功率平衡。针对源节点和中继节点都可以从彼此发送的射频信号中获取功率的情况，提出了一种最优功率分配策略。为了在满足RF源施加的能量约束的同时最大化总吞吐量，用公式表示并求解优化问题。基于不同的收获效率和信道条件，推导了最优联合源和中继功率分配的封闭形式解。
2014-09-29 cs.IT math.IT
Transmission with Energy Harvesting Nodes in Fading Wireless Channels: Optimal Policies
由可充电节点组成的无线系统具有显著延长的寿命并且是可持续的。这些系统的一个明显特征是节点可以在通信发生的整个持续时间内收获能量。因此，节点的传输策略需要适应这些收获的能量到达。在本文中，我们考虑优化点对点数据传输的能量收集发射机，它具有有限的电池容量，在无线衰落信道中通信。我们考虑两个目标：最大限度地提高吞吐量的最后期限，并尽量减少通信会话的传输完成时间。我们优化这些目标，通过控制受能量存储容量和因果关系约束的发射功率的时间序列。首先，我们研究最优离线策略。我们引入了一个方向注水算法，它提供了一个简单而简洁的解释必要的最优性条件。我们展示了吞吐量最大化问题的自适应定向注水算法的最优性。我们解决了传输完成时间最小化问题，利用其等价的吞吐量最大化对应。接下来，我们考虑在线政策。我们使用随机动态规划来解决最优的在线策略，最大限度地提高了在随机衰落和能量到达过程的因果信道状态反馈的最后期限交付的平均比特数。我们还提出了接近最优的政策，降低了复杂性，并数值研究其性能以及各种不同配置下的离线和在线最优政策的性能。
2011-06-08 cs.IT cs.NI math.IT
Wireless Energy Harvesting Cooperative Communications with Direct Link and Energy Accumulation
研究了一种由源节点、解码转发中继节点和目的节点组成的无线能量收集协作网络。我们认为继电器作为一个能量收集（EH）节点配备EH电路和可充电电池。此外，假设源和目的地之间存在直接链接。因此，中继器可以从源发射的射频信号中收集和积累能量，并适时地帮助其信息传输。我们开发了一个增量累积然后转发（IATF）中继协议所考虑的WEHCN。在IATF协议中，源经由直接链路将其信息发送到目的地，并且仅在必要时请求中继协作，使得中继有更多的机会积累所收获的能量。通过建模的充电/放电行为的继电器电池作为一个有限状态马尔可夫链，我们推导出一个封闭形式的表达式建议IATF的中断概率。数值结果验证了我们的理论分析，并表明IATF方案可以显着优于直接传输方案没有合作。
2016-10-11 cs.IT math.IT
Power Allocation Strategies in Energy Harvesting Wireless Cooperative Networks
在本文中，无线协作网络中，多个源-目的地对通过能量收集中继相互通信。本文的重点是中继的策略来分配收获的能量之间的多个用户和他们对系统性能的影响。具体地说，非合作策略是使用从第i个源收集的能量作为中继传输功率到第i个目的地，渐近结果表明，其中断性能随着logSNR在SNR上衰减。本文提出的两种集中式策略可以实现更快的衰减速率，1/SNR，其中基于注水的策略可以在多个标准方面实现最佳性能，但代价是高复杂度。基于拍卖的功率分配方案也被提出来实现系统性能和复杂度之间的更好的折衷。仿真结果证实了开发的分析结果的准确性，并有利于更好的性能比较。
2013-07-15 cs.IT math.IT
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
Optimal Power Allocation for Energy Harvesting and Power Grid Coexisting Wireless Communication Systems
研究了单链路无线通信系统中能量采集与电网供电联合的功率分配问题。将该问题转化为能量和数据到达随机的情况下最小化电网功耗的问题，并分析了在某些特殊情况下最优功率分配策略的结构。对于所有数据包都在传输前到达的情况，该问题是一个吞吐量最大化的对偶问题，通过两阶段注水（WF）策略找到最优解，即在第一阶段分配收获的能量，然后在第二阶段分配电网能量。对于随机数据到达的情况，我们首先假设电网能量或收获的能量供应，然后结合的结果，以获得共存系统的最优结构。具体地说，反向多阶段WF策略，提出了实现最优功率分配时，电池容量是无限的。最后，提出了一些启发式的在线方案，其性能进行了评估，通过数值模拟。
2013-03-15 cs.IT math.IT
Federated Learning and Wireless Communications
联邦学习以其强大的功能和潜在的应用前景在无线通信和机器学习等领域受到越来越多的关注。与其他不需要通信资源的机器学习工具相比，联邦学习利用中央服务器和分布式本地客户端之间的通信来训练和优化机器学习模型。因此，如何有效地分配有限的通信资源来训练一个联邦学习模型成为性能优化的关键。另一方面，联邦学习作为一种全新的学习工具，可以潜在地增强无线网络的智能性。本文综述了联邦学习与无线通信的关系，包括联邦学习的基本原理、用于训练联邦学习模型的高效通信以及联邦学习在智能无线应用中的应用。最后，我们还指出了未来的研究挑战和方向。
2020-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
On the precoder design of a wireless energy harvesting node in linear vector Gaussian channels with arbitrary input distribution
本文研究了一种工作在线性矢量高斯信道中的无线能量收集节点（WEHN），该信道具有任意分布的输入符号。在信道状态和收获能量的非因果知识下研究了沿N个独立信道接入最大化互信息的预编码策略（通常称为离线方法）。它示出，在每个信道使用，左奇异向量的预编码器是相等的Gram信道矩阵的特征向量。此外，通过最小均方误差（MMSE）矩阵的能量收集配置文件的预编码器的最佳奇异值的表达式。然后，考虑预编码器的右奇异向量被设置为单位矩阵的具体情况。在这种情况下，最佳的离线功率分配，命名为水星水流，推导出一个直观的图形表示。提出了两种计算水银水流解的最优离线算法，并对它们的计算复杂性进行了详尽的研究。此外，在线算法的设计，它只使用的因果知识的收获的能量和信道状态。最后，通过仿真对所获得的互信息进行了评估。
2013-01-28 cs.IT math.IT
Wireless Communication System with RF-based Energy Harvesting: From Information Theory to Green System
从周围环境中获取能量是一种新的解决方案，可以将电子设备从电线或有限寿命电池中解放出来，这可能在传感器网络和体域网中找到非常重要的应用。本文主要研究了基于射频能量收集的无线通信系统中，主节点既是子节点的信息源，又是子节点的能量源，而子节点只向主节点发送信息的基本限制。三种典型结构：考虑了最优接收机、正交接收机和功率分配接收机，从系统级的角度联合研究了在主节点处唯一的外部电源约束下两个节点之间的双向信息传输。我们明确地描述了可实现的容量率区域，并讨论了子节点的信号处理功耗的影响。利用条件容量函数，推导出最节能状态下的最优传输策略，即在可达容量-速率区域的边界点处。仿真结果证实了采用最佳传输策略和最佳接收机结构的实质性收益。最后给出了一个典型的应用实例，说明了该方法在最小化绿色系统所需发射功率方面的应用.
2014-11-22 cs.IT math.IT
Computation-aware Energy-harvesting Federated Learning with Pipelined Cyclic Scheduling
Department of Computer and Information Science, Linköping University（计算机与信息科学系，利乐普大学）
针对能量收集联邦学习中客户端因能量有限参与波动、计算能耗大的问题，提出PipeCycle框架，将客户端组织成流水线循环组，通过收敛分析和实验表明该框架能以更低累积能量达目标精度，尤其在严重标签偏斜时优势明显。
2026-07-16 cs.IT cs.LG math.IT
Wireless Energy Harvesting in a Cognitive Relay Network
射频能量采集技术为能量受限无线通信系统提供了一种有效的能量供给方式.提出了一种新的基于多主用户（PU）的底层认知中继网络能量收集协议。在该协议中，次节点可以从主网络（PN）获取能量，同时共享PN的许可频谱。为了评估不同系统参数对所提出的网络的影响，我们首先推导了在三个重要功率约束下二次网络（SN）的中断概率的精确表达式：1）在辅助源（SS）和辅助中继（SR）处的最大发射功率，2）在每个PU接收机处允许的峰值干扰功率，以及3）从每个PU发射机到SR和到次要目的地（SD）的干扰功率。为了获得不同参数对SN成功数据传输的影响的实际设计见解，我们推导了时延敏感和时延容忍传输模式的吞吐量表达式。推导了中断概率和时延敏感吞吐量的渐近封闭式表达式，以及时延容忍吞吐量随PU收发器数目无穷大的渐近解析式.结果表明，当PU发射机位于SS附近且距离SR和SD足够远时，中断概率提高。我们的结果还表明，当PU发射机的数量很大时，来自PU发射机的干扰的有害影响超过了从PU发射机收集的能量的益处。
2016-01-10 cs.IT math.IT
A Finite Blocklength Approach for Wireless Hierarchical Federated Learning in the Presence of Physical Layer Security
在本文中，无线分层联邦学习（HFL）重新考虑物理层安全（PLS）。首先，我们为这个新问题建立一个框架。然后，我们提出了一个实用的有限块长度（FBL）编码方案的无线HFL在PLS的存在，这是自安全的编码块长度大于一定的阈值。最后通过数值算例和仿真结果进一步说明了本文的研究。
2023-02-02 cs.IT math.IT
Wireless Power Meets Energy Harvesting: A Joint Energy Allocation Approach in OFDM-based System
本文研究了一种基于正交频分复用（OFDM）的无线供电通信系统，其中一个用户从能量接入点（EAP）获取能量，以向数据接入点（DAP）传输信息。从EAP到用户的通道，即，无线能量传输（WET）链路，以及从用户到DAP，即，无线信息传输（WIT）链路通常在时隙和子信道（SC）上变化。为了避免DAP处的干扰，WET和WIT在任何时隙在正交SC上被调度。我们的目标是最大限度地提高可实现的速率在DAP通过联合优化SC分配随着时间的推移和功率分配随着时间的推移和SC的WET和WIT链路。假设信道状态信息（CSI）的可用性，最优SC/功率分配的结构性结果，并提出了一种离线算法来解决这个问题。此外，我们提出了一个低复杂度的在线算法时，因果CSI可用。
2016-01-18 cs.IT math.IT
Feature-Based Semantics-Aware Scheduling for Energy-Harvesting Federated Learning
Department of Computer and Information Science（计算机与信息科学系）；Linköping University（林奈技术大学）；Department of Information Engineering（信息工程系）；University of Brescia（布雷西亚大学）；ZJU-UIUC Institute（浙大-伊利诺伊大学联合研究所）；Zhejiang University（浙江大学）
本文提出了一种基于特征的语义感知调度框架，通过引入版本年龄信息度量标准，有效降低计算复杂性，提升能量收集联邦学习的效率和性能。
2025-12-01 cs.DC cs.IT cs.LG
Asymmetric Modulation Design for Wireless Information and Power Transfer with Nonlinear Energy Harvesting
远场无线功率传输（WPT）和同时无线信息和功率传输（SWIPT）近来在射频（RF）和通信社区中变得越来越重要。然而，SWIPT的调制设计问题几乎没有得到解决。本文考虑了一种基于非对称相移键控（PSK）的调制方案，该方案显著改善了SWIPT的速率-能量折衷区域。非线性整流器模型，它准确地模拟能量采集器，被用来评估在接收器的输出直流（DC）功率。在发射机处的平均功率约束和对在平坦衰落信道上经由多载波信号传输的信息的速率的约束下，使所收获的DC功率最大化。由于整流器的非线性，这项工作强调，非对称PSK调制提供的好处，在传统的对称PSK调制SWIPT和打开大门，为SWIPT定制的系统调制设计。
2019-09-15 cs.IT math.IT
Toward Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting
在这项工作中，我们研究了自主操作的可重构智能表面（RIS）使用无线能量收集信息信号的潜力。为此，我们首先确定了主要的RIS功耗组件，并介绍了一个合适的功耗模型。随后，我们介绍了一种新的RIS功率分配架构，可以同时进行能量收集和波束控制。具体地，RIS单位单元（UC）的子集用于波束控制，而其余的RIS单位单元吸收能量。对于子集分配，我们提出了两个优化问题的解决方案获得的政策。第一个问题的目的是在不违反RIS的能量收集需求的情况下，最大限度地提高接收机的信噪比（SNR）。此外，第二个问题的目标是最大化RIS收获功率，同时确保接收器处的可接受SNR。我们证明，在特定的传播条件下，一些建议的政策提供的两个问题的最优解。此外，我们报告的数值结果，揭示了效率的政策方面的最佳和非常高的复杂性蛮力设计方法。最后，通过用户跟踪的案例研究，我们展示了RIS的功耗需求可以通过从信息信号中获取能量来保证。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of Wireless Powered Communication With Non-linear Energy Harvesting
在本文中，我们分析了时隙多天线无线供电通信（WPC）系统的性能，其中无线设备首先在下行链路中从发电站（PS）获取射频（RF）能量，以便于在上行链路中向信息接收站（IRS）传输信息。本文的主要目标是为实际WPC系统的设计提供见解和指导方针。为此，我们采用了最近提出的参数化非线性RF能量收集（EH）模型，该模型已被证明可以准确地模拟实际RF EH电路的端到端非线性。为了提高RF功率传输效率，在PS处采用最大比率传输以将能量信号集中在无线设备上。此外，在IRS处，使用最大比率组合。我们分析了中断概率和平均吞吐量的信息传输，假设Nakagami- $m$衰落的上行链路和下行链路信道。此外，我们研究了系统性能作为PS发射天线的数量，IRS接收天线的数量，PS的发射功率，衰落严重程度，无线设备的传输速率和EH持续时间的函数。此外，我们得到了一个不动点方程的最佳传输速率和最佳EH持续时间，最大限度地提高渐近吞吐量高PS发射功率。所有的分析结果证实了模拟。
2017-05-18 cs.IT math.IT
On the Energy and Data Storage Management in Energy Harvesting Wireless Communications
无线通信中的能量收集（EH）已成为近年来传输技术研究的焦点。在此，储能建模是必须仔细对待的关键设计基准之一。了解能量存储动态和吞吐量水平是必不可少的，特别是对于通信系统，其中的性能完全取决于收集的能量。虽然应避免能源中断，但也应防止能源溢出，以便利用所有收获的能源。因此，一个简单的，但全面的，分析模型，可以代表的EH无线通信系统的一般类别的特性需要建立。在本文中，调用工具，从大偏差理论随着马尔可夫过程，一个牢固的连接之间的能量状态的电池和数据传输过程通过无线信道建立了EH发射机。特别是，一个简单的指数近似的能量溢出的概率制定，其特征在于在电池中的能量衰减率作为能量使用的措施。然后，将能源中断和供应映射到马尔可夫过程上，建立了离散状态模型，给出了给定能源到达和需求过程的能源中断概率表达式。最后，在能量溢出和中断约束下，在无线信道上的平均数据服务（传输）率得到和系统的有效容量，它表征的最大数据到达率下的服务质量（QoS）的约束施加在数据缓冲区溢出概率的发送器缓冲区，推导出。
2019-08-05 cs.IT math.IT
Energy Harvesting for Secure OFDMA Systems
无线网络中的能量收集和物理层安全具有重要意义。本文研究了下行正交频分多址（OFDMA）系统中的无线信息和功率同时传输（SWIPT）问题，在保证保密信息需求的前提下，每个用户采用功率分配来协调能量收集和信息解码过程。通过子载波分配和最优功率分配比的选择，在满足所有用户保密率要求的同时，最大化用户的总收获功率。由于问题的NP-困难性，我们提出了一个有效的迭代算法。数值结果表明，该方法优于传统方法。
2014-09-12 cs.IT math.IT
Graph-based Joint Signal / Power Restoration for Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
能源和频谱高效的无线传感器网络（WSN）的设计对于支持即将到来的物联网/M2M移动数据流量的扩展至关重要。在这项工作中，我们考虑一个能量收集传感器网络，传感器数据定期报告给融合中心（FC）的一组稀疏的主动传感器。与大多数现有的作品，每个传感器的发射功率电平被假定为未知的FC在此分布式设置。我们解决联合信号/功率恢复在FC的逆问题-一个具有挑战性的下定分离问题。为了正则化不适定问题，我们假设两个未知变量的图形信号平滑先验（信号相对于图形建模传感器之间的空间相关性是平滑的）和稀疏功率先验。我们设计了一个有效的算法，通过交替固定一个变量和解决其他直到收敛。具体来说，当信号固定时，我们使用线性规划（LP）中的单纯形旋转来迭代地确定稀疏可行解，从而局部最小化目标。仿真结果表明，在合理的假设下，我们的方案可以获得非常低的重建误差，并且优于传统的方案
2017-06-23 cs.IT math.IT
Random Access Communication for Wireless Control Systems with Energy Harvesting Sensors
在本文中，我们研究了无线网络控制系统，其中传感设备由能量收集供电。我们考虑一个场景与多个工厂，传感器通信测量到各自的控制器通过共享的无线信道。由于介质的共享性质，传感器同时传输可能导致数据包冲突。为了处理这一点，我们建议使用随机接入通信策略，并为此，我们翻译成功的数据包接收概率的控制性能要求。最优调度决策是以一定的概率发送，这是自适应的植物，信道和电池条件。此外，我们提供了一个随机对偶方法来计算最优调度解决方案，这是解耦的传感器，只有一些对偶变量需要在节点之间共享。此外，我们还考虑跨传感器节点的变量的值的随机性，并提供理论保证的控制系统的稳定性下提出的随机接入机制。最后，我们提供了大量的数值结果，证实了我们的主张。
2018-01-30 cs.IT math.IT math.OC
