基于无线供能反向散射通信系统安全性的稳健机会约束优化算法设计 被引量：3

1

作者 郝万明 谢金坤 +2 位作者 孙钢灿 朱政宇 周一青 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期100-110,共11页

针对无线供能反向散射通信系统中信道不确定性以及安全性问题,提出一种考虑系统安全性的稳健机会约束优化算法。首先,在考虑窃听数据传输速率约束、最小能量收集约束和设备反射率约束条件下,建立一个基于信道不确定性的最大化系统传输... 针对无线供能反向散射通信系统中信道不确定性以及安全性问题,提出一种考虑系统安全性的稳健机会约束优化算法。首先,在考虑窃听数据传输速率约束、最小能量收集约束和设备反射率约束条件下,建立一个基于信道不确定性的最大化系统传输速率最小值的优化问题。为求解该问题,应用基于伯恩斯坦型不等式的安全近似方法,将原不确定性问题转换为确定性优化问题。然后,结合不等式的性质,引入相应的辅助变量,将确定性优化问题转换为凸优化问题,并利用标准的凸优化算法进行求解。最后,仿真结果表明了所提算法的有效性。 展开更多

关键词 无线供能反向散射通信 物联网 安全性 稳健优化 伯恩斯坦型不等式

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无线供能反向散射通信中能耗最小化资源分配方法 被引量：5

2

作者 曹晓红 党小娟 +2 位作者 陈江萍 潘虹 叶迎晖 《电讯技术》 北大核心 2023年第10期1582-1588,共7页

针对无线供能反向散射通信网络,提出了一种满足传感设备通信需求及能量因果的专用能量站能耗最小化资源分配方法。在考虑非线性能量收集模型及不完美串行干扰消除基础上,通过联合优化专用能量站发射功率、传感设备反向散射通信时间、反... 针对无线供能反向散射通信网络,提出了一种满足传感设备通信需求及能量因果的专用能量站能耗最小化资源分配方法。在考虑非线性能量收集模型及不完美串行干扰消除基础上,通过联合优化专用能量站发射功率、传感设备反向散射通信时间、反向散射系数及其能量收集时间,构建了一个专用能量站能耗最小化的非凸多维资源分配问题。首先,构建辅助变量对反向散射系数与时间进行解耦,再利用目标函数是关于专用能量站发射功率的单调递减函数这一特性来设计一种基于二分法的迭代算法来获取原问题的最优解。仿真验证了所提算法的快速收敛性,同时,与同类算法相比,所提方法可为专用能量站节约更多的能量。 展开更多

关键词 无线供能反向散射通信(WPBC) 资源分配 能量收集 能耗最小化

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反向散射辅助的无线供能通信网络中用户能效公平性研究 被引量：12

3

作者 叶迎晖 施丽琴 卢光跃 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期84-94,共11页

针对反向散射辅助的无线供能通信网络中由于信道质量差异导致的用户能效不公平问题,提出了一种基于最大最小准则的资源分配方法。首先,考虑用户服务质量与能量因果约束,并以最大最小化用户能效为目标,将优化问题建模为混合整数非凸分式... 针对反向散射辅助的无线供能通信网络中由于信道质量差异导致的用户能效不公平问题,提出了一种基于最大最小准则的资源分配方法。首先,考虑用户服务质量与能量因果约束,并以最大最小化用户能效为目标,将优化问题建模为混合整数非凸分式规划问题。其次,利用广义分式规划理论将其转化为一个混合整数非凸减式优化问题,并通过引入松弛变量、反证法和辅助变量将非凸减式问题进一步转化为一个等价的凸问题。最后,提出一种迭代算法来获取原优化问题的最优解。实验仿真验证了所提迭代算法的快速收敛性,并证明了所提资源分配方法能够有效地保障用户能效公平性。 展开更多

关键词 反向散射 无线供能通信网络 用户能效 公平性

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多标签无线供电反向散射通信网络能效优化算法 被引量：11

4

作者 徐勇军 杨浩克 +1 位作者 李国军 陈前斌 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3492-3498,共7页

为了提高物联网(IoT)节点的运行周期和能量利用率,该文提出一种多标签无线供电反向散射通信网络能效最大化资源分配算法。考虑传输速率约束、能量收集约束以及发射功率约束,建立了基于系统能效最大化的资源分配模型。利用Dinkelbach理论... 为了提高物联网(IoT)节点的运行周期和能量利用率,该文提出一种多标签无线供电反向散射通信网络能效最大化资源分配算法。考虑传输速率约束、能量收集约束以及发射功率约束,建立了基于系统能效最大化的资源分配模型。利用Dinkelbach理论、2次变换以及变量替换法,将原分式非凸问题转化为可求解的凸优化问题。通过拉格朗日对偶理论求得优化问题的全局最优解。仿真结果表明,该算法具有较好的收敛性和能效。 展开更多

关键词 无线供电通信 反向散射通信 资源分配 能效优化

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反向散射辅助的无线供能通信网络的节点间通信 被引量：1

5

作者 陶杰 葛海江 +2 位作者 吴旻媛 邵奇可 池凯凯 《电信科学》 2021年第6期115-124,共10页

目前几乎没有无线供能通信网络节点间的信息传输方案设计,研究了反向散射辅助无线供能通信网络节点间的高传输速率信息传输,节点有储能容量且可工作于反向散射通信和主动通信。提出了由节点反向散射/能量传输阶段和节点主动通信阶段构... 目前几乎没有无线供能通信网络节点间的信息传输方案设计,研究了反向散射辅助无线供能通信网络节点间的高传输速率信息传输,节点有储能容量且可工作于反向散射通信和主动通信。提出了由节点反向散射/能量传输阶段和节点主动通信阶段构成的方案,并将总传输速率最大化建模为凸优化问题。然后基于反向散射总时长与节点能量捕获时长阈值的关系,将该问题分解为多个仅需优化两个反向散射时长的子问题,并设计高效的两层黄金分割搜索算法求解子问题,从子问题最优解得到原问题最优解。仿真结果表明,与纯主动通信方案和纯反向散射通信方案相比,所提出的方案能有效地提高传输速率。 展开更多

关键词 无线供能通信网络 节点间通信 反向散射通信 传输速率最大化

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反向散射辅助的无线供能通信中的信息年龄最小化

6

作者 宋兆希 唐冬 +2 位作者 黄高飞 赵赛 刘贵云 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第8期2443-2447,共5页

信息年龄(AoI)是一种从目的端的角度衡量所捕获数据新鲜度的性能指标。在能量受限的实时感知物联网场景中,为了提高系统的AoI性能,提出了联合采样和混合反向散射通信更新的策略。该策略通过允许源端选择状态采样动作以及更新过程的传输... 信息年龄(AoI)是一种从目的端的角度衡量所捕获数据新鲜度的性能指标。在能量受限的实时感知物联网场景中,为了提高系统的AoI性能,提出了联合采样和混合反向散射通信更新的策略。该策略通过允许源端选择状态采样动作以及更新过程的传输模式来最小化系统的长期平均AoI。具体来说,首先将该优化问题建模为一个平均成本马尔可夫决策过程(MDP);然后在已知环境动态信息的情况下,通过相关值迭代算法获取最优策略;在缺乏环境动态信息的情况下,采用Q学习算法和探索利用方法,通过与环境的试错交互来学习最优策略。仿真结果表明,与两种参考策略相比,所提出的策略明显提高了系统AoI性能,同时发现系统的AoI性能随更新包尺寸的减小或者电池容量的增大而提升。 展开更多

关键词 信息年龄 无线供能通信 反向散射通信 马尔可夫决策过程 强化学习 Q学习

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基于能效最大的无线供电反向散射网络资源分配算法 被引量：12

7

作者 徐勇军 谷博文 +1 位作者 陈前斌 林金朝 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期202-210,共9页

为缓解物联网节点数量增长带来的能耗问题,提出了基于能效最大化的多载波无线供电反向散射网络资源分配算法。首先,考虑发射功率门限和最小收集能量约束,构建了发射功率、传输时间、反射系数和收集能量分配系数联合优化的多变量非线性... 为缓解物联网节点数量增长带来的能耗问题,提出了基于能效最大化的多载波无线供电反向散射网络资源分配算法。首先,考虑发射功率门限和最小收集能量约束,构建了发射功率、传输时间、反射系数和收集能量分配系数联合优化的多变量非线性资源分配模型。然后,基于Dinkelbach方法和变量替换法,将原非凸资源分配问题转化为凸优化问题。同时,利用拉格朗日对偶理论获得解析解。仿真结果表明,与纯反向散射算法和纯能量收集算法相比,所提算法具有较好的能效。 展开更多

关键词 多载波通信 无线供电反向散射通信 资源分配 能效最大化

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后向散射辅助无线供能网络中的节点间高吞吐量通信方案 被引量：3

8

作者 毛科技 吴旻媛 +2 位作者 黄亮 张书彬 池凯凯 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1787-1794,共8页

本文研究后向散射辅助无线供能网络中两个边缘节点到一个中继节点的信息传输,节点可工作于后向散射模式和主动通信模式。引入后向散射该辅助功能有助于节点吞吐量提高,但也使通信方案设计更加复杂。提出了由节点后向散射/能量传输阶段... 本文研究后向散射辅助无线供能网络中两个边缘节点到一个中继节点的信息传输,节点可工作于后向散射模式和主动通信模式。引入后向散射该辅助功能有助于节点吞吐量提高,但也使通信方案设计更加复杂。提出了由节点后向散射/能量传输阶段和节点主动通信阶段构成的方案。接着,将最大化总吞吐量问题建模为非线性优化问题,并证明其凸特性。最后,基于后向散射时长与节点能量捕获时长阈值的关系,将该问题分解为多个仅需优化后向散射时长的子问题,并设计高效的两层黄金分割搜索算法来求解子问题。基于子问题的最优解来得到原问题的最优解。仿真结果表明,与纯主动通信方案和纯后向散射通信方案比,所提出的方案能有效地提高吞吐量。 展开更多

关键词 无线供能通信网络 后向散射通信 凸优化 节点间通信 吞吐量

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反向散射通信辅助的认知无线能量通信网络的时间分配研究 被引量：4

9

作者 谢天怡 吕斌 杨真真 《信号处理》 CSCD 北大核心 2018年第1期98-106,共9页

为了改善次发射机的性能,本文在衬底式(Underlay)认知无线能量通信网络(Cognitive Wireless Powered Communication Networks,CWPCNs)中提出了一种新的网络模型,该网络含有一个主发射机和两个由次发射机和次接收机组成的次用户对。次发... 为了改善次发射机的性能,本文在衬底式(Underlay)认知无线能量通信网络(Cognitive Wireless Powered Communication Networks,CWPCNs)中提出了一种新的网络模型,该网络含有一个主发射机和两个由次发射机和次接收机组成的次用户对。次发射机可工作在反向散射通信(Backscatter Communication,Back Com)和收集再传输(Harvest-then-transmit,HTT)两种协议下。针对提高次网络的系统容量,根据收集的能量是否可以驱动次发射机工作,本文考虑了三种场景并针对每种场景设计了最优的时间分配方案。仿真结果表明,相比于单独利用BackCom或HTT协议以及协作式CWPCN,本文提出的新方法性能更佳。 展开更多

关键词 认知无线能量通信网络 反向散射通信 收集再传输协议 时间分配

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IRS辅助的认知反向散射通信网络性能增强方案 被引量：6

10

作者 吕斌 曹怡 +1 位作者 李健 齐婷 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期172-181,共10页

为解决认知无线电网络(CRN)的可持续供电问题和改善其通信效率,面向Overlay场景,提出了智能反射面(IRS)辅助的高效多模式融合传输方案。特别地,次发射机(ST)可以在反向散射通信(BackCom)和收集再传输(HTT)模式间切换,IRS被用以提升ST的... 为解决认知无线电网络(CRN)的可持续供电问题和改善其通信效率,面向Overlay场景,提出了智能反射面(IRS)辅助的高效多模式融合传输方案。特别地,次发射机(ST)可以在反向散射通信(BackCom)和收集再传输(HTT)模式间切换,IRS被用以提升ST的能量采集、信息被动反射和信息主动传输效率。为了最大化系统和速率,定义了关于IRS相移、时隙调度和发射功率的联合优化问题。由于所定义的问题是非凸的,因此通过设计基于块坐标下降(BCD)的迭代优化算法获得了次优解。仿真结果表明,相较于参照方案,所提方案最多可将系统和速率提高200%。 展开更多

关键词 认知无线电 智能反射面 反向散射通信 收集再传输 联合优化

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基于不完美CSI的认知反向散射通信吞吐量最大化算法 被引量：1

11

作者 徐勇军 姜思巧 +3 位作者 王公仆 杨刚 李东 黄东 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2325-2333,共9页

为了提高频谱传输效率和抑制信道不确定性影响,该文提出一种基于不完美信道状态信息的认知反向散射通信吞吐量最大化算法。首先,考虑主基站最大发射功率、传输时间、用户服务质量、有界信道不确定性等约束,建立了联合优化主基站波束、... 为了提高频谱传输效率和抑制信道不确定性影响,该文提出一种基于不完美信道状态信息的认知反向散射通信吞吐量最大化算法。首先,考虑主基站最大发射功率、传输时间、用户服务质量、有界信道不确定性等约束,建立了联合优化主基站波束、传输时间、反射系数的多变量耦合的非线性鲁棒吞吐量最大化模型。其次,利用最坏准则、S-Procedure、连续凸近似和交替优化方法,将原问题转换为凸优化问题,并提出一种基于迭代的鲁棒资源分配算法。仿真结果表明,与非鲁棒算法对比,所提算法具有较好的吞吐量和鲁棒性,且中断概率减小2.39%。 展开更多

关键词 认知无线电网络 反向散射通信 吞吐量最大化 鲁棒性

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高速铁路场景下环境反向散射辅助的无线传输方案 被引量：4

12

作者 窦中兆 赵文晶 +2 位作者 刘杨 王公仆 冯穗力 《电讯技术》 北大核心 2020年第11期1303-1310,共8页

将反向散射技术引入到高铁场景的无线通信系统中,提出一种反向散射辅助无线传输方案(Backscatter Aided Wireless Transmission,BAWT),并针对BAWT和传统无线传输方案(Direct Wireless Transmission,DWT)进行了收发信机设计,包括信道估... 将反向散射技术引入到高铁场景的无线通信系统中,提出一种反向散射辅助无线传输方案(Backscatter Aided Wireless Transmission,BAWT),并针对BAWT和传统无线传输方案(Direct Wireless Transmission,DWT)进行了收发信机设计,包括信道估计以及信号检测。与传统无线传输方案相比,证明了在固定的火车天线和不变的轨道情况下,BAWT可以获得信道统计信息为信道估计提供助力。通过仿真对比两种方案的信道估计均方误差,BAWT方案相较DWT方案的信道估计准确性明显提高;对比BAWT、传统中继技术以及DWT方案,当信噪比为20 dB时,对应的BAWT方案和中继技术、DWT方案的误码率分别为1%和2%和12%,BAWT方案误码检测性能获得明显提升。此外,针对广域环境下的环境反向散射通信,推导了高铁场景下使用蜂窝移动通信信号作为RF信源的无线链路预算,反向散射信号在车厢内的覆盖范围内可以满足接收机的灵敏度要求,从链路预算角度论证了BAWT方案实现的可行性。 展开更多

关键词 高铁无线通信 信号检测 信道估计 反向散射技术 链路预算

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无人机辅助反向散射通信计算任务卸载与资源分配 被引量：6

13

作者 李斌 杨蓉蓉 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2334-2341,共8页

针对边缘计算网络中用户能量短缺问题,该文提出一种无人机(UAV)辅助的反向散射通信网络计算任务卸载和资源分配方案。首先,通过联合考虑飞行轨迹、用户的计算频率、任务卸载比例、无人机及用户的发射功率、反向散射时间分配以及主动通... 针对边缘计算网络中用户能量短缺问题,该文提出一种无人机(UAV)辅助的反向散射通信网络计算任务卸载和资源分配方案。首先,通过联合考虑飞行轨迹、用户的计算频率、任务卸载比例、无人机及用户的发射功率、反向散射时间分配以及主动通信时间分配,构建最小化无人机总能耗优化问题。其次,利用交替优化算法,将原非凸问题分解为两个子问题,并通过连续凸逼近方法将原问题转化为凸问题进行求解。仿真结果表明,所提算法使得无人机能耗显著减少,且具有良好的收敛性。 展开更多

关键词 反向散射通信 无人机 移动边缘计算 无线供能通信网络 计算卸载

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全双工环境反向散射通信网络的绿色物联网 被引量：1

14

作者 李皎皎 冯锋 《现代电子技术》 北大核心 2019年第22期30-34,共5页

基于物联网的瓶颈问题,对将作为未来物联网核心技术的反向散射技术进行分析和研究。首先研究传统的反向散射技术在射频识别系统中的应用,并进一步探讨存在的问题与不足;随后基于物联网射频识别技术的局限性及在新型反向散射技术,描叙一... 基于物联网的瓶颈问题,对将作为未来物联网核心技术的反向散射技术进行分析和研究。首先研究传统的反向散射技术在射频识别系统中的应用,并进一步探讨存在的问题与不足;随后基于物联网射频识别技术的局限性及在新型反向散射技术,描叙一种全双工环境反向通信网络系统模型。该模型通过一种环境反向散射通信网络访问方式,即在接入全双工接入点的同时向其用户发送下行正交频分复用信号,并以时分多址接收从多个反向散射设备反向散射的上行链路信号。环境反向散射通信通过环境中射频载波传输信息的反向散射设备无线供电,更加环保和节能,满足未来物联网对能源、成本和复杂性的严格限制。 展开更多

关键词 物联网 反向散射通信 射频识别系统 全双工传输 无线供电 能量传递

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一种强化学习的射频供能通信收包率优化方法

15

作者 苏小枫 陈清华 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第11期2414-2421,共8页

在射频供能的通信方式中,反向散射通信由于过度依赖射频信号导致传输速率低、传输不稳定问题;无线供能通信传输过程易因环境干扰造成数据丢包问题.为此,本文联合考虑反向散射与无线供能通信,以最大化长期平均收包率为目标,考虑有限电池... 在射频供能的通信方式中,反向散射通信由于过度依赖射频信号导致传输速率低、传输不稳定问题;无线供能通信传输过程易因环境干扰造成数据丢包问题.为此,本文联合考虑反向散射与无线供能通信,以最大化长期平均收包率为目标,考虑有限电池容量和环境动态变化等因素,在马尔可夫决策过程框架下,研究了反向散射辅助无线供能通信系统中的模式选择和功率分配策略.设计了代价函数表示丢包开销,并计算了不同通信方式的误码率与丢包率.基于此,采用SARSA算法求解无先验信息的解,运用深度Q学习方法解决状态空间连续性问题.最后通过仿真实验表明混合传输在动态环境下的稳定性和有效性,此外,基于SARSA和深度Q学习的在线解决方案性能优于基线方案Q学习. 展开更多

关键词 反向散射 无线供能通信 最优控制 收包率 强化学习

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基于MSP430的无源无线通信系统的研究与实现

16

作者 占小波 李财盛 《现代电子技术》 2023年第13期25-28,共4页

环境反向散射技术是一种全新的通信方式,设备之间通过反向散射环境中的射频信号进行通信。文中设计的无源无线通信系统将环境中的射频信号作为唯一的能量源和信号源,利用环境反向散射技术实现无源设备之间的无线通信。该系统能够很好地... 环境反向散射技术是一种全新的通信方式,设备之间通过反向散射环境中的射频信号进行通信。文中设计的无源无线通信系统将环境中的射频信号作为唯一的能量源和信号源,利用环境反向散射技术实现无源设备之间的无线通信。该系统能够很好地解决为数量巨大、体积微小的微型嵌入式设备网络供电和通信的问题,从根本上摆脱了对电源和电线的依赖,使得微型嵌入式设备间的通信成本和维护成本几乎为零。文中针对如何提高无源无线通信系统的能量收集效率、通信速率和通信距离进行了深入研究,优化了5级电荷泵升压整流电路,基于超低功耗多天线解码算法设计了环境电磁波能量收集模块、无源发射器和无源接收器。实验测试结果表明,无源无线通信系统的通信速度能达到50 Kb/s,通信距离提高到1.8 m。 展开更多

关键词 无源无线通信 环境反向散射 网络供电 能量收集 无源发射器 无源接收器

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基于能量收集的互惠共生无线电中断性能分析 被引量：4

17

作者 叶迎晖 田雨佳 +1 位作者 卢光跃 刘英挺 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2350-2357,共8页

该文研究了基于能量收集的互惠共生无线电主、次系统的中断性能。首先,在考虑次用户能量因果约束的基础上给出了主、次系统解码信噪比,并定义了主、次系统的中断概率。在此基础上,推导得到瑞利信道衰落模型下主、次系统的中断概率封闭... 该文研究了基于能量收集的互惠共生无线电主、次系统的中断性能。首先,在考虑次用户能量因果约束的基础上给出了主、次系统解码信噪比,并定义了主、次系统的中断概率。在此基础上,推导得到瑞利信道衰落模型下主、次系统的中断概率封闭表达式,进而刻画了主、次系统的分集增益,其结果表明,次用户的接入可以给主系统带来有益的分集增益,即主系统的分集增益由1提升至2。最后,通过仿真验证了理论分析的正确性,并研究了不同系统参数对主、次系统中断概率的影响。 展开更多

关键词 反向散射通信 互惠共生无线电 能量收集 中断概率

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