具有能量收集功能的无线中继网络资源分配

针对具有能量收集功能的无线中继网络,通过分析有限能量存储约束和能量消耗的因果约束对资源分配的影响,提出了基于马尔科夫决策的功率分配算法以最大化中继网络的吞吐量。所提算法根据无线信道状态信息和电池容量信息对功率分配进行动态调整,合理利用收集到的绿色能源,实现网络吞吐量的极大提升。对具有不同能量收集效率的场景进行了仿真,验证了所提算法的优越性。     

基于可再生能量协作的雾无线接入网络资源分配

针对雾无线接入网络(Fog Radio Access Network,F-RAN)中能耗开销巨大的问题,提出了一种基于能量收集(Energy Harvesting,EH)约束的资源分配算法,从联合模式选择与功率分配两个方面进行了研究.首先建立传输模型和能量采集模型,根据功率约束和电费支出约束建立最优化问题;再使用分枝定界法对通信模式进行选择,利用吞吐量注水法对不同传输模式下的发射功率进行分配.仿真结果表明,提出的基于可再生能量协作的F-RAN的吞吐量和电网能量效率均高于传统F-RAN,具有经济和环境双重效益.     

基于无线中继网络的OFDMA-MIMO资源分配算法研究

无线中继技术与OFDMA-MIMO技术相结合,能够大大提高系统的性能,是一种极具潜力的技术。本文结合无线中继网络中OFDMA的帧结构,以轮询调度算法和贪婪算法为参考,提出了多天线下的OFDMA无线中继网络的比例公平资源分配算法;并和无中继的OFDMA系统及单天线下的OFDMA无线中继网络资源分配算法相比较。通过仿真表明本文提出的资源分配算法在考虑每个用户数据速率的同时能够大大提高系统的传输速率,满足用户的多种业务需求。     

能量收集双向中继网络的中继选择和功率分配

结合能量收集技术,研究了放大转发双向中继网络的系统性能。基于双向中继系统中的两个端到端信噪比平衡准则,推导出了单中继选择情况下信源最优的功率分配方案和中继最优的能量收集比例。仿真结果证明所提方法能够实现最好的系统性能。通过比较发现,能量收集双向中继网络比传统双向中继网络能够实现更高的传输速率。     

无线射频能量收集与存储系统设计

对空间中广泛覆盖的各类无线射频信号进行能量收集与存储利用,可为各类负载终端提供电力支持。因此,如何对无线射频能量进行有效收集及存储再利用成为一个研究热点问题。针对上述问题,文章设计实现了一套无线射频能量收集与存储系统,利用倍压检波电路将无线射频能量转换成可供负载使用的直流电,基于电源管理芯片BQ25504设计并实现了能量存储与管理电路。实验结果表明,本设计将倍压检波电路与能量管理电路相结合,可以为物联网低功耗设备进行持续稳定的供电,从而减少对传统电池的依赖,具有广泛的应用前景。     

基于能量收集的UAV-D2D网络资源分配算法

为更好地利用周围环境中的射频信号能量,提升终端直连(D2D)通信的运行时间和无人机(UAV)通信的频谱利用率,该文提出一种基于能量收集的UAV-D2D网络资源分配算法。考虑UAV最大发射功率和移动性约束,蜂窝用户和D2D用户的最小速率约束,建立了系统和速率最大化的多变量耦合资源分配问题。利用连续凸近似和变量替换方法将混合整数非线性规划问题转化为凸优化问题,并利用拉格朗日对偶方法获得闭式解。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性能,并能够有效提升系统容量。     

中继协同的无线物联能量收集和信息传输算法

本文针对两跳无线物联通信系统,对中继节点利用收集的能量采用功率分流法进行能量收集和信息传输算法进行了设计,其中算法设计是基于能效最大化的优化准则,能效函数定义为瞬时吞吐量与硬件电路总功耗的比值,中继节点利用源节点发送的信号进行能量收集,考虑EARTH计划中实际的功率转换效率和硬件电路损耗的功耗因子,推导了中继协同的无线物联系统能量收集和信息传输的最优功率分配方案的解析解,由于优化问题是非凸问题,为了解决该问题,本文利用高信噪比近似法并通过拉格朗日算法和Lambert W函数获得了优化问题的最优解,数值仿真验证了所提方案的正确性和有效性。      

能量收集多跳D2D无线传感网络中的中继选择算法

针对无线功率传输技术的能量收集效率有限造成信噪比下降进而引发通信中断率增加的问题,在能量收集多跳D2D(Device to Device)无线传感网络中,提出一种基于改进K-means聚类的中继选择方法。首先,推导得到能量收集下的信噪比因子,使其作为K-means聚类特征。然后,利用最小欧氏距离原则得到距离聚类中心最近的实际节点的位置。最后,根据距离重排序得到中继节点,形成从源节点到目的节点的通信链路。仿真实验结果表明,相比最短路径算法和随机中继协作方案,所提出的改进算法链路信噪比更大,能够减小通信中断率,具有更好的中继性能。     

无线传感器网络能量收集技术分析

对无线传感器网络节点的能量供应及其管理技术的现状进行了讨论。分析研究了无线传感器网络节点的能量收集原理、技术与方法,认为无线传感器网络节点能量管理应从节能与供能两方面去解决。对环境中存在的各种能源的收集原理与方法进行了分析,这些能源包括太阳能、风能、声能、振动、热电以及电磁场能等。最后提出了传感器节点应该采用尽可能多的方法从环境中吸取能量,以确保传感器节点能够长期、稳定、可靠地工作。     

无线传感器网络能量收集技术分析

对无线传感器网络节点的能量供应及其管理技术的现状进行了讨论.分析研究了无线传感器网络节点的能量收集原理、技术与方法,认为无线传感器网络节点能量管理应从节能与供能两方面去解决.对环境中存在的各种能源的收集原理与方法进行了分析,这些能源包括太阳能、风能、声能、振动、热电以及电磁场能等.最后提出了传感器节点应该采用尽可能多的方法从环境中吸取能量,以确保传感器节点能够长期、稳定、可靠地工作.     

射频能量捕获传感网移动能量源的布置策略研究

射频能量捕获传感网（RF Energy Harvesting Wireless Sensor Network,RFEH-WSN）由专用射频能量源设备（Energy Transmitter,ET）和具有射频能量捕获功能的传感器节点（Energy Harvesting Recevier,简称EHR）组成.该网络解决了传感器网络中电池不易更换与节点能量容易耗尽的问题,使得RFEH-WSN应用前景更加广阔.RFEH-WSN应用中一个值得研究的问题是如何布置ET的充电位置,降低ET能耗且提高覆盖率.已有的工作主要考虑ET布置中单目标优化问题,如最小充电时间、最小功耗、最大覆盖率等.本文以时间最小和覆盖率最大为目标建立多目标优化模型,并提出利用粒子群算法（Particle Swarm Optimization,PSO）求解多目标函数（Multiple Object Program,MOP）的低复杂度近似算法,获得了最优Pareto解集.仿真结果表明,多目标优化可以满足不同情况的需求,提高充电效用.     

能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法

为了实现双向中继系统在满足传输速率要求时的最小功率消耗,基于功率分割中继协议,在完美和非完美的信道估计两种不同的情况下,提出了能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法,得到了两个信源的最优功率分配和中继节点最优的能量收集比例.仿真结果表明,信道估计误差会增加系统的功率消耗;与传统双向中继比较发现,能量收集双向中继能够实现更少的系统功率消耗.     

Cooperative Privacy Provisioning for Energy Harvesting Based Cognitive Multi-Relay Networks

In order to provide privacy provisioning for the secondary information,we propose an energy harvesting based secure transmission scheme for the cognitive multi-relay networks.In the proposed scheme,two secondary relays harvest energy to power the secondary transmitter and assist the secondary secure transmission without interfere the secondary transmission.Specifically,the proposed secure transmission policy is implemented into two phases.In the first phase,the secondary transmitter transmits the secrecy information and jamming signal through the power split method.After harvesting energy from a fraction of received radio-frequency signals,one secondary relay adopts the amplify-and-forward relay protocol to assist the secondary secure transmission and the other secondary relay just forwards the new designed jamming signal to protect the secondary privacy information and degrade the jamming interference at the secondary receiver.For the proposed scheme,we first analyze the average secrecy rate,the secondary secrecy outage probability,and the ergodic secrecy rate,and derive their closed-form expressions.Following the above results,we optimally allocate the transmission power such that the secrecy rate is maximized under the secrecy outage probability constraint.For the optimization problem,an AI based simulated annealing algorithm is proposed to allocate the transmit power.Numerical results are presented to validate the performance analytical results and show the performance superiority of the proposed scheme in terms of the average secrecy rate.     

OFDMA中继网络动态节能子载波、比特和功率联合分配策略(英文)

To reduce energy consumption while maintaining users’ Quality of Service (QoS) in Orthogonal Frequency Division Multiplex Access (OFDMA) relay-enhanced networks, an adaptive energy saving subcarrier, bit and power allocation scheme is presented. The optimal subcarrier, bit and power allocation problems based on discrete adaptive modulation and coding scheme have been previously formulated for relay-enhanced networks, and have been reformulated into and solved by integer programming in optimization theory. If the system still has a surplus of subcarriers after resource allocation, we carry out Band- width Exchange (BE) to enable more subcarriers to participate in transmission to save energy. In addition, as the relay selection scheme is closely linked with resource allocation, a heuristic energy saving relay selection scheme is proposed. Simulation results indicate that the proposed algorithm consumes less energy when transmitting the same number of bits than greedy energy saving schemes, although its spectrum efficiency is worse.     

一种射频能量捕获网络移动能量源均衡化充电策略

为解决传统电池供电传感器网络存在的电池不易更换、节点能量容易耗尽等问题,射频能量捕获技术已逐步应用于无线可充电传感器网络中.由于不同位置传感器节点的工作负荷不同,捕获能量也有差异,实现节点能量的均衡化分布可以有效地提高节点的存活率.考虑射频能量源移动充电的场景,在已知节点位置信息的条件下,设计合理均衡的路由方案和充电算法.首先将区域基于蜂窝六边形网格划分,分别对网格和节点分层,提出逐层传输的均衡式路由策略,然后给出无线充电小车的移动路径,对相邻两层内节点剩余能量的方差最小化问题建模,由内层向外层依次确定能量源在各停留点的充电时间.仿真结果表明,相比已有的均衡化充电方法,该策略可以明显提高节点剩余能量的均衡性,从而延长网络的生命周期.     

异构无线网络干扰效率最大顽健资源分配算法

针对能效提升、宏用户干扰减小的问题,该文研究了基于干扰效率最大的异构无线网络顽健资源分配算法.首先,考虑宏用户干扰约束、微蜂窝用户速率需求约束和最大发射功率约束,将资源优化问题建模为多变量非线性规划问题.其次,考虑有界信道不确定性模型,利用Dinkelbach辅助变量方法和连续凸近似方法结合对数变换方法,将原分式规划顽健资源分配问题转换为等价的确定性凸优化问题,并利用拉格朗日对偶算法获得解析解.理论分析了计算复杂度和参数不确定性对性能的影响.仿真结果表明该算法具有较好的干扰效率和鲁棒性.     

正交中继信道的信道容量及资源分配

 本文研究了一种正交中继信道的信道容量及资源分配问题。其中,源节点到中继节点之间的信道与源节点和中继节点到目的节点之间的信道在时间上相互正交。论文首先求出了系统的信道容量上界及下界,且中继策略为部分译码-转发时,上界和下界相等,从而给出了信道容量。对于高斯正交中继信道,为了最大化信道容量,论文还研究了各种系统资源的优化问题,包括时间、功率等。仿真结果表明,仅对信道的时间分配参数进行优化与优化所有的参数相比,信道容量损失很小,且给出了此时最优时间分配的解析解。     

认知无线电网络中基于协作中继的资源分配算法

在认知无线电网络的协作中继机制下,中继节点利用其和源节点以及目的节点的不同公共信道为二者的通信转发数据,可以有效解决次用户的通信需求和可用带宽之间的矛盾,提高频谱利用率和系统吞吐量。基于协作中继的认知无线电网络中,不同通信链路上可能存在公共可用信道,使信道和中继的分配问题变得复杂。本文研究了公共信道存在的情况下系统的资源分配问题,基于网络最大流理论提出了两种算法:并行算法和贪婪算法,并分析了算法复杂度。仿真结果表明,两种算法都能够更有效地分配资源,提高频谱利用率,改善网络吞吐量。并行算法可以得到最优解,但其复杂度随信道公用程度的上升增长迅速,受节点并行处理能力的限制,只适用于信道公用程度较低的情况。贪婪算法不一定能得到最优解,但其复杂度较低,并且信道公用程度高时接近最优解,因此超出节点的并行处理能力后,可以选择贪婪算法。      

能量收集认知多跳中继网络中断性能分析及优化

针对能量收集认知无线网络中的多跳中继传输问题,该文构建了一种新的具有主网络干扰的功率信标(PB)辅助能量收集认知多跳中继网络模型,并提出单向传输方案。在干扰链路统计信道状态信息场景下,推导了次网络精确和渐近总中断概率闭合式。针对精确总中断概率表达式的复杂性和非凸性,采用自适应混沌粒子群优化(ACPSO)算法对次网络总中断性能进行优化。仿真结果表明,PB功率、干扰约束、次网络跳数、能量收集比率、主接收端数目和信道容量阈值等参数对中断性能影响显著,所提算法能快速和有效地对网络中断性能进行优化。