为了提高无线通信系统的安全性,基于功率分割型无线携能通信(Power Splitting⁃Simultane⁃ous Wireless Information and Power Transfer,PS⁃SWIPT)模型,提出了一种有源可重构智能表面(Ac⁃tive Reconfigurable Intelligent Surface,ARIS...为了提高无线通信系统的安全性,基于功率分割型无线携能通信(Power Splitting⁃Simultane⁃ous Wireless Information and Power Transfer,PS⁃SWIPT)模型,提出了一种有源可重构智能表面(Ac⁃tive Reconfigurable Intelligent Surface,ARIS)辅助PS⁃SWIPT系统(ARIS⁃PS⁃SWIPT)的安全传输方案。综合考虑ARIS⁃PS⁃SWIPT系统的能量效率和安全性,构造了安全能效最大化问题,通过联合优化基站的波束成形向量、ARIS的反射系数矩阵,以及合法用户的功率分割比值,提升ARIS⁃PS⁃SWIPT系统的安全能效。由于所构建的优化问题为非凸问题,利用交替优化(Alternating Optimiza⁃tion,AO)算法将原问题分解为3个子问题,并进一步通过半正定松弛(Semi⁃Definite Relaxation,SDR)和Dinkelbach方法获得子问题的优化解。仿真结果表明,ARIS⁃PS⁃SWIPT方案在安全能效方面优于PRIS辅助PS⁃SWIPT(PRIS⁃PS⁃SWIPT)方案和放大转发辅助PS⁃SWIPT(AF⁃PS⁃SWIPT)方案,且所提算法相较于遗传算法(Genetic Algorithm,GA),对求解该类问题具备更高的适应性,并且获得了更高的安全能效。展开更多
为了解决全双工(Full Duplex,FD)异构无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)网络中的传输安全问题,针对存在多个窃听者的通信场景,提出基于人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的FD异构SWIPT网络安...为了解决全双工(Full Duplex,FD)异构无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)网络中的传输安全问题,针对存在多个窃听者的通信场景,提出基于人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的FD异构SWIPT网络安全波束成形设计方案。该方案在满足安全发射功率阈值、最低安全速率以及收集能量等约束条件下,通过联合优化AN、信息信号波束成形矢量以及上行发射功率最大化安全能量效率(Secrecy Energy Efficiency,SEE)。针对安全能量效率优化问题的非凸性,提出一种基于Dinkelbach和连续凸近似的双层优化算法,通过半定松弛技术、泰勒级数展开、连续凸近似法将难以求解的非凸问题转化为凸问题,最后利用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行求解。仿真实验验证了波束成形设计方案能够实现安全传输,且对系统能效也有一定程度的提升。展开更多
无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术提高了频谱的利用率,同时可实现传统网络的节能减排,为网络提供了更智能的自治能力、更广泛的覆盖范围、更高度集成的系统能力等美好前景。针对这一新的...无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术提高了频谱的利用率,同时可实现传统网络的节能减排,为网络提供了更智能的自治能力、更广泛的覆盖范围、更高度集成的系统能力等美好前景。针对这一新的研究领域,本文从资源优化分配和安全传输的角度,对SWIPT与5G新兴通信技术集成的现有相关研究进行总结回顾,并对进一步提高SWIPT系统性能的几个可能研究方向进行分析与讨论,旨在为无线携能通信网络研究发展提供参考。展开更多
能量捕获无线传感器网络是解决传统无线传感器网络能量问题的有效途径之一,无线携能通信网络SWIPT(Simultaneous wireless information and power transfer)是其中的一个重要研究方向。研究了一种SWIPT场景,在源节点总功率的约束条件下...能量捕获无线传感器网络是解决传统无线传感器网络能量问题的有效途径之一,无线携能通信网络SWIPT(Simultaneous wireless information and power transfer)是其中的一个重要研究方向。研究了一种SWIPT场景,在源节点总功率的约束条件下,最大化总传输速率。源节点通过在不同的频谱上分配不同的功率发送携能信号给多个中继节点,中继节点对于接收到的携能信号通过功率分配将一部分信号转化为能量,一部分信号解码为信息;中继节点利用捕获的能量将信息转发给目的节点。建立数学模型求解最优的功率分配因子,运用拉格朗日乘数法求得源节点在每个频谱上分配功率的表达式,按照注水算法求得最终分配的功率和最大化的总传输速率,最后通过数值模拟进行了有效性验证。展开更多
雾计算网络场景下移动设备因其电池寿命有限而大大制约了其工作能力,简单的计算迁移方案已无法满足用户的服务需求。因此,文中提出了一种融合无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)的可充电雾计...雾计算网络场景下移动设备因其电池寿命有限而大大制约了其工作能力,简单的计算迁移方案已无法满足用户的服务需求。因此,文中提出了一种融合无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)的可充电雾计算迁移机制。具体地,通过充分考虑任务迁移比、传输时间和功率分割比的联合优化,构建了一个多用户场景下最小化所有任务完成总能耗的优化问题。基于上述非凸优化问题,提出了一个基于凸差规划与加速梯度的交替优化算法,该算法基于凸差规划和交替优化理论,将非凸优化问题转化成两个凸优化子问题进行交替求解;同时,结合加速梯度下降方法,实现任务迁移比、传输时间和功率分割比等最优解的快速求解。特别地,通过在传统FC模型中融合SWIPT技术,使得智能设备从射频信号中解码结果信息的同时可以从中采集能量,以延长电池的使用寿命。最后,仿真结果表明文中所提出的可充电雾计算迁移机制可以有效降低任务处理能耗,较DGECO方案能耗平均降低了约12.8%。展开更多
为验证收发器硬件损耗对通信系统性能的影响,在考虑收发器硬件损耗的情况下,对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统的鲁棒性传输设计进行...为验证收发器硬件损耗对通信系统性能的影响,在考虑收发器硬件损耗的情况下,对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统的鲁棒性传输设计进行研究.在考虑基站的最大发射功率、能量收集器的最小接收能量和IRS无源波束成形的约束下,将优化目标设为最大化所有信息接收者的加权和速率,并使用块坐标下降(block coordinate descent,BCD)算法将优化问题分解成多个优化子问题,交替优化.对于基站有源波束成形和IRS无源波束成形的优化问题,分别采用拉格朗日对偶方法和最优化最大化(majorization minimization,MM)算法来解决.仿真结果验证了收发器硬件损耗对系统性能的影响,也证实了信息接收端的硬件损耗要比基站发射端的硬件损耗对系统造成的性能下降更明显.展开更多
文摘为了提高无线通信系统的安全性,基于功率分割型无线携能通信(Power Splitting⁃Simultane⁃ous Wireless Information and Power Transfer,PS⁃SWIPT)模型,提出了一种有源可重构智能表面(Ac⁃tive Reconfigurable Intelligent Surface,ARIS)辅助PS⁃SWIPT系统(ARIS⁃PS⁃SWIPT)的安全传输方案。综合考虑ARIS⁃PS⁃SWIPT系统的能量效率和安全性,构造了安全能效最大化问题,通过联合优化基站的波束成形向量、ARIS的反射系数矩阵,以及合法用户的功率分割比值,提升ARIS⁃PS⁃SWIPT系统的安全能效。由于所构建的优化问题为非凸问题,利用交替优化(Alternating Optimiza⁃tion,AO)算法将原问题分解为3个子问题,并进一步通过半正定松弛(Semi⁃Definite Relaxation,SDR)和Dinkelbach方法获得子问题的优化解。仿真结果表明,ARIS⁃PS⁃SWIPT方案在安全能效方面优于PRIS辅助PS⁃SWIPT(PRIS⁃PS⁃SWIPT)方案和放大转发辅助PS⁃SWIPT(AF⁃PS⁃SWIPT)方案,且所提算法相较于遗传算法(Genetic Algorithm,GA),对求解该类问题具备更高的适应性,并且获得了更高的安全能效。
文摘为了解决全双工(Full Duplex,FD)异构无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)网络中的传输安全问题,针对存在多个窃听者的通信场景,提出基于人工噪声(Artificial Noise,AN)辅助的FD异构SWIPT网络安全波束成形设计方案。该方案在满足安全发射功率阈值、最低安全速率以及收集能量等约束条件下,通过联合优化AN、信息信号波束成形矢量以及上行发射功率最大化安全能量效率(Secrecy Energy Efficiency,SEE)。针对安全能量效率优化问题的非凸性,提出一种基于Dinkelbach和连续凸近似的双层优化算法,通过半定松弛技术、泰勒级数展开、连续凸近似法将难以求解的非凸问题转化为凸问题,最后利用MATLAB软件中的凸优化工具箱CVX进行求解。仿真实验验证了波束成形设计方案能够实现安全传输,且对系统能效也有一定程度的提升。
文摘无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术提高了频谱的利用率,同时可实现传统网络的节能减排,为网络提供了更智能的自治能力、更广泛的覆盖范围、更高度集成的系统能力等美好前景。针对这一新的研究领域,本文从资源优化分配和安全传输的角度,对SWIPT与5G新兴通信技术集成的现有相关研究进行总结回顾,并对进一步提高SWIPT系统性能的几个可能研究方向进行分析与讨论,旨在为无线携能通信网络研究发展提供参考。
文摘能量捕获无线传感器网络是解决传统无线传感器网络能量问题的有效途径之一,无线携能通信网络SWIPT(Simultaneous wireless information and power transfer)是其中的一个重要研究方向。研究了一种SWIPT场景,在源节点总功率的约束条件下,最大化总传输速率。源节点通过在不同的频谱上分配不同的功率发送携能信号给多个中继节点,中继节点对于接收到的携能信号通过功率分配将一部分信号转化为能量,一部分信号解码为信息;中继节点利用捕获的能量将信息转发给目的节点。建立数学模型求解最优的功率分配因子,运用拉格朗日乘数法求得源节点在每个频谱上分配功率的表达式,按照注水算法求得最终分配的功率和最大化的总传输速率,最后通过数值模拟进行了有效性验证。
文摘雾计算网络场景下移动设备因其电池寿命有限而大大制约了其工作能力,简单的计算迁移方案已无法满足用户的服务需求。因此,文中提出了一种融合无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer, SWIPT)的可充电雾计算迁移机制。具体地,通过充分考虑任务迁移比、传输时间和功率分割比的联合优化,构建了一个多用户场景下最小化所有任务完成总能耗的优化问题。基于上述非凸优化问题,提出了一个基于凸差规划与加速梯度的交替优化算法,该算法基于凸差规划和交替优化理论,将非凸优化问题转化成两个凸优化子问题进行交替求解;同时,结合加速梯度下降方法,实现任务迁移比、传输时间和功率分割比等最优解的快速求解。特别地,通过在传统FC模型中融合SWIPT技术,使得智能设备从射频信号中解码结果信息的同时可以从中采集能量,以延长电池的使用寿命。最后,仿真结果表明文中所提出的可充电雾计算迁移机制可以有效降低任务处理能耗,较DGECO方案能耗平均降低了约12.8%。
文摘为验证收发器硬件损耗对通信系统性能的影响,在考虑收发器硬件损耗的情况下,对智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统的鲁棒性传输设计进行研究.在考虑基站的最大发射功率、能量收集器的最小接收能量和IRS无源波束成形的约束下,将优化目标设为最大化所有信息接收者的加权和速率,并使用块坐标下降(block coordinate descent,BCD)算法将优化问题分解成多个优化子问题,交替优化.对于基站有源波束成形和IRS无源波束成形的优化问题,分别采用拉格朗日对偶方法和最优化最大化(majorization minimization,MM)算法来解决.仿真结果验证了收发器硬件损耗对系统性能的影响,也证实了信息接收端的硬件损耗要比基站发射端的硬件损耗对系统造成的性能下降更明显.
