具有能量收集功能的认知中继网络安全性能分析

为提高认知中继网络在物理层上的安全性能,结合能量采集技术与人工噪声干扰技术,构建一种具有能量收集功能的认知中继网络模型。将认知用户的信号传输过程分为能量收集和信号处理2个时隙,在2个时隙中分别从认知源节点和目的节点处向窃听节点发送人工噪声,以干扰其窃听过程。分析各时隙中链路的信噪比情况,利用信噪比推导出选择最优中继和最小残留自干扰中继时中断概率与窃听概率的闭合表达式。仿真结果表明,相比轮询调度算法与设置干扰节点法,该模型能有效降低认知用户信号传输时的中断概率与窃听概率。     

能量效率和碰撞概率联合优化的协作频谱感知算法

协作频谱感知能提高认知无线电网络的感知性能。随着认知网络频谱感知性能的提高,一方面感知网络将会消耗更多的能量;另一方面次用户拥有更多的机会接入授权频谱,次用户的吞吐量不断增加,同时在通信过程中主用户与次用户发生碰撞的概率也不断增大。本文提出了一种联合优化能量效率和碰撞概率的协作频谱感知算法,通过最优感知检测点判断节点所处信道状态,融合中心舍弃信道状态不好的节点使其不参与数据融合,既消除了信道状态不好的节点对全局判决的不良影响,又提高了能量利用率。仿真结果表明,该算法提高了网络的频谱检测性能,并延长了感知网络的生命周期。     

单天线认知无线电中的协作频谱感知和无线能量传输

在单天线认知无线电中,可以通过天线协作频谱检测来提高检测衰落信道中主用户(Primary User,PU)存在的传感性能。然而,由于协作频谱检测,认知无线电(Cognitive Radio,CR)可能消耗更多的存储能量,从而降低其传输性能。为了保证其传输性能,提出了一种同步协作频谱检测和无线功率传输的方案,该方案可以收集PU信号的射频(Radio Frequency,RF)能量,以提供频谱检测消耗的能量。提出了时间分流模型、实现了协作频谱检测,能量收集和数据传输的同步。制定了适用于该方案的优化问题,以最大化同步协作频谱检测和无线功率传输模型中认知无线电的频谱效率,分别受限于检测的概率和收集的能量。最后通过计算得到的最佳分配因子,以实现了频谱效率的最大值,并通过仿真得出了结论。     

一种新的传感器网络能量收集优化技术

针对无线传感器网络能量严格受限和节点间能量不均衡的问题,建立无线信息和功率同时传输的协作MIMO通信模型;针对如何获取系统的最佳能量效率的问题,提出一种新的有效资源分配算法。仿真分析和原型实验结果表明,新的有效资源分配算法在迭代次数达到12时收敛,能量效率随发射功率额度的增加而迅速增加,当最大发射功率额度达到3dBm时能量效率趋向平稳;与SISO传输的能耗相比,采用协作MIMO信息和功率同时传输的技术能节省1个以上的能量级,并能得到较高的网络效用。     

无线能量收集协作系统的节能中继选择方法

在无线能量收集协作通信系统中,针对中继处可能出现的能量瓶颈,提出优化源节点和中继的传输功率的节能中继选择方法。利用源节点与中继之间发射功率的比例关系计算源节点的发射功率,选择信道容量最大的中继链路进行数据转发,并考虑源节点与中继的发射功率约束。在此基础上,推导系统的平均信道容量和中断性能。仿真结果表明,该方法可显著提高系统能量效率,节约源节点的能量消耗。     

基于非线性能量收集的认知 ＷＰＣＮ 性能优化

本文考虑了一个基于点对点主通信链路的认知无线供电通信网络(wireless powered communication network, WPCN),该认知WPCN由一个多天线混合接入点组成,该接入点将无线能量传输给一组低功耗无线设备,并接收来自这些无线设备的传感数据。为了解决认知WPCN中固有的用户不公平问题,同时考虑到同相/正交不平衡、非线性放大幅度和相位噪声对低成本传感器节点物理收发器的影响,提出了一个基于非线性能量收集的簇协作协议,从而平衡不同无线设备的能量消耗,提高了认知WPCN系统的吞吐量性能。为了保证主系统的性能,考虑了主系统的温度干扰约束,在三种实际网络环境下进行了仿真,结果表明,该方法能有效提高认知WPCN的吞吐量公平性,同时保证了主网络的通信质量。     

微弱能量收集电路技术的研究现状与发展趋势

随着物联网的发展和无线传感器网络的广泛使用,以电池为主的供能方式弊端日渐显露,微弱能量收集因其诸多优点而得到了极大重视.介绍了目前微弱能量收集电路技术研究的现状,对目前的微弱能量收集电路技术进行了分析,阐述了多种微弱能量的收集,介绍了目前高效率的微弱能量收集电路的设计模式.结合目前微弱能量收集电路的优缺点,展望了能量收集电路技术未来的研究趋势和方向.     

无线网络传感器能量收集管理技术

电源问题是无线网络传感器中的关键问题.只有提供长期有效的能源才能使网络传感器降低维护运行成本,进一步体现其巨大优势.本文首先以机械振动和光能收集的两种具体方法为例,对无线传感器的能量收集进行介绍;在能量管理中引进先进的电源动态管理技术,对能量实现有效利用,对储存元件-电池储存能量关键技术进行研究;最后对降低电能消耗的几种途径进行探讨.本文对无线网络传感器的能源设计具有重要的理论和应用意义.     

基于混合加权的双门限能量协作检测算法研究

研究无线电系统能量优化问题,由于路径损耗导致检测到的信号能量值减小,信号干扰增大,门限值减小,从而使双门限能量协作检测算法的检测概率降低。针对此问题提出混合自适应加权双门限检测算法。首先利用两个门限值将认知用户检测到的能量值划分为不同的区域,然后对位于两个门限值之间的认知用户检测能量值引入信噪比权重因子和距离权重因子进行混合加权,依此来自适应调整其双门限权值,以减小能量损耗较大的信号对门限值的影响,最后融合中心采用"或"准则做出最终的检测结果。仿真结果表明混合自适应加权双门限检测算法比传统等权值的双门限能量协作检测算法具有更高的检测概率,使通信系统能量检测准确性大大提高。     

CRSN中基于能量收集的MAC协议

基于能量收集的CRSN（EH-CRSN）是一种将能量收集模块引入到CRSN中的新型WSN。这种WSN能够让节点通过协调能量收集和能量消耗进行自我调节,极大延长这种WSN生命周期以及提高系统性能。然而现有基于能量收集的MAC协议研究还不成熟,未能将这种潜能挖掘出来。针对EH-CRSN的MAC协议问题,结合能量收集技术,设计了一种能量有效的管理策略,通过调整节点的频谱感知参与度,以及调整节点的工作周期活跃度,使得每一个节点达到能量均衡使用的效果。同时针对弱势节点设计了低功耗的能量管理策略。数值仿真结果证明所提方案使得低成本的能量收集设备满足了传感器长期运行的需求。     

B3G/4G中的协作通信及其在认知无线电中的应用

B3G/4G无线移动通信快速的发展面临着新的技术挑战。介绍了协作通信技术的基本概念,并对协作通信在认知无线电中的应用进行了讨论和分析。如果认知无线电用户可以获得来自周围认知无线电用户的协作,这将有利于提高传输速率。能够提供最大传输速率的最佳中继被用来进行协作。仿真结果表明,通过协作,认知无线电链路的传输速率可以提高。     

基于能量收集技术的无线协作网络中继选择

针对目前能量收集技术能够收集到的可用能量受限,导致无线协作网络中继节点处易出现能量短板的问题,为了避免整个网络因中继节点大量死亡而瘫痪,提出了一种基于能量收集技术的无线协作网络中继选择方案,即联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案。首先,基于节点的能量收集状况,选出每跳中能量最大的节点进行解码转发;然后,结合每连续两跳的链路传输状态,选出与源节点和目的节点之间的数据传输信道最优者作为中继节点。结合Nakagami-m信道衰落模型,将该方案与随机选择方案、最大数据链路信道增益(MaDs)方案和基于中继-窃听链路最小信道增益(BNBF)方案进行对比分析,结果表明:在满足收集的能量足够用于下一时隙能量收集和数据传输的前提下,用于能量收集的比例越小,网络中断概率越小;联合最大能量和最大数据传输链路的中继选择方案在网络中断性能方面优于其他方案,其中断概率随信噪比的增大而减小,特别是当平均信噪比为38dB时,网络中断概率降到10^-5。     

基于改进型能量检测的加权协作频谱感知算法

针对单节点能量检测法存在的“隐藏终端”和检测准确性低以及协作频谱感知算法大多采用等权重进行数据融合,未考虑不同节点所处的通信环境对检测性能的影响等问题,提出一种基于改进型能量检测的自适应加权协作频谱感知算法。该算法通过对单节点能量检测方法的改进,在单节点检测错误概率最小的条件下,导出了信噪比与判决门限的关系式,利用二分法求得不同信噪比下的动态门限值,得到相应的虚警概率和检测概率,以虚警概率和检测概率的函数作为加权因子进行数据融合。仿真结果表明,所提算法使协作感知系统在低信噪比条件下也能获得可靠的检测性能。     

SWIPT网络中保障物理层安全的保密能量效率优化

针对下行多用户携能通信网络中具有非线性特征的能量收集过程,提出了一种使用连续凸逼近方法的能量收集方案.该方案考虑授权用户对信息的安全性要求,构造了具有最大化保密能量效率的优化问题,联合优化了多用户的保密速率与网络能耗.为求解该多变量耦合的非凸优化问题,采用泰勒级数转换非凸函数,在连续凸逼近和Dinkelbach理论框架内,设计了满足最大保密能量效率要求的资源分配算法,获得了授权用户所需的最小输入功率.仿真实验的结果验证了该算法在最优化系统保密能量效率上的有效性.为多输入多输出或无法获得完整信道状态信息等更真实无线携能通信网络中通信安全及能量效率的研究提供了依据.     

关于信息收集主体及协作信息收集(CIG)技术的研究

该文主要介绍了基于多主体技术的CIG系统的组织结构框架,描述了CIG技术在主体性能及组织结构上的要求,并从主体的知识表述、通信语言及协议、信息收集过程及主体的学习能力等方面介绍了单个主体的设计。     

一种改进的认知协作中继机制

该文介绍了一种改进的认知协作中继机制,该机制的主要特征是,次用户网络中,只有固定的中继节点(Cognitive Relay)具有认知能力,认知中继CR和网络的接入点(Access Point,AP)构成了协作频谱感知系统,负责协调次用户间的信道分配,并且CR使用了协作中继技术协作次用户传输,从而获得频谱分集增益。     

协作通信中基于斯塔科尔伯格博弈的物理层安全分析

物理层安全不是利用传统的密钥加密,而是利用信道的传输特性使得合法的通信双方实现安全传输的方法。无线协作通信中节点行为对物理层安全的影响是至关重要的。本文应用斯塔科尔伯格博弈模型研究节点之间的利益,在中继自私的协作放大转发网络中,得到网络中节点之间的效用平衡的最优解存在条件,并提出一种分布式算法,找到网络平衡下的最优安全性能解。     

EH-MIMO协作网络中数据与能量天线选择性能分析

为了实现有效的能量利用和数据传输,针对无线EH-MIMO协作系统,提出了在节点的多根天线中选择部分天线进行能量收集和部分天线进行数据传输的遍历最优算法。选择结果即是所提出的EH-MIMO协作模型信道容量最大化问题的遍历解决方案,因此在容量性能方面是最优的。为了降低算法的复杂度,进一步提出了递增天线选择和递减天线选择的两种次优天线选择算法,并与最优算法进行了对比。仿真结果表明,次优算法在系统信道容量和能量效率方面接近最优算法,同时具有较低的复杂度。     

射频能量收集技术研究现状及未来发展趋势

介绍了常见射频能量收集技术的系统结构,对系统效率进行了分析;从能量收集频率、接收天线以及整流电路等方面,综述了能量收集技术的研究现状,对射频能量收集技术进行了总结和展望.     

基于协作博弈的ZigBee能量优化路由算法

针对 ZigBee网络节点协作过程中,由于工作任务不均衡导致能耗不均问题,从带有竞价的博弈角度提出了基于协作博弈的ZigBee网络能量优化路由算法。首先建立了ZigBee路由博弈的系统模型以及能耗模型;其次,针对ZigBee网络节点建立了基于斯坦克贝格博弈的ZigBee协作博弈模型,分析了协作博弈的近似纳什均衡解,给出了优化的路由算法流程描述;最后的OPNET仿真实验表明,改进的路由算法能够在节点失效数目、能量消耗以及生存时间上得到了一定的改善。