无线供能反向散射通信中能耗最小化资源分配方法

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。     

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

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...     

面向隐蔽双站反向散射网络的性能优化

针对双站反向散射通信（Backscatter Communication,BackCom）网络易遭受恶意窃听的问题,提出了隐蔽双站BackCom网络。推导了窃听者检测错误概率和BackCom传输中断概率来刻画其信息传输的隐蔽性与可靠性,并提出一种方法在满足隐蔽性约束下来进一步提高系统的传输性能。利用统计信道状态信息,在高信噪比条件下依次推导窃听者检测错误概率BackCom中断概率的闭合表达式。通过联合优化窃听者的检测阈值和BackCom发射机的反射系数,构建一个BackCom传输中断概率最小化的非凸多维资源分配问题。为了解决该非凸问题,采用块坐标下降法（Block Coordinate Descent,BCD）将其分解为两个子问题。在此基础上,深入分析子问题的结构特性并利用目标函数关于反射系数的单调递减特性设计一种基于BCD的迭代算法,以此求解转换问题。仿真结果验证了分析结果的正确性并且所提方案能够提升基准方案的性能,当传输速率为0.1 Mb/s时,系统的中断概率能够降低至10-2;对于较大传输速率,系统的中断概率仍保持在10-1以下。     

基于智能反射面辅助的无线供电通信网络鲁棒能效最大化算法

为了解决能量收集效率易受到障碍物阻挡和信道不确定性影响的问题,该文提出一种基于智能反射面(IRS)辅助的无线供电通信网络鲁棒能效(EE)最大化算法。首先,考虑最小收集能量、IRS相移、最小吞吐量等约束,基于有界信道不确定性,建立一个联合优化能量波束、相移、传输时间的多变量耦合非线性资源分配模型。然后,利用最坏准则、变量替换和S-Procedure等方法,将原非凸问题转换为确定性凸优化问题,同时,提出一种基于迭代的鲁棒能效最大化算法进行求解。仿真结果表明,与现有算法比较,该文算法具有较好的能效和鲁棒性。     

无人机辅助的非正交多址反向散射通信系统max-min速率优化算法

无人机(UAV)、非正交多址(NOMA)和反向散射通信(BC)相结合,可以满足热点地区高容量需求,提高通信质量。该文提出一种无人机辅助的NOMA反向散射通信系统最小速率最大化资源分配算法。考虑无人机发射功率、能量收集、反射系数、传输速率以及连续干扰消除(SIC)解码顺序约束,建立基于系统最小速率最大化的资源分配模型。首先利用块坐标下降将原问题分解为无人机发射功率优化、反射系数优化和无人机位置与SIC解码顺序联合优化3个子问题,然后使用反证法给出无人机最优发射功率,再用变量替换法和连续凸逼近将剩余子问题进一步转化为凸优化问题进行求解。仿真结果表明,所提算法在系统和速率与用户公平性之间具有较好折中。     

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

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, BackCom)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。      

基于硬件损伤的认知反向散射通信网络鲁棒安全资源分配算法

为了提高反向散射通信网络频谱效率、传输鲁棒性及信息安全性,该文提出一种基于硬件损伤的认知反向散射通信网络鲁棒安全资源分配算法。首先,考虑认知反向散射用户的最小安全速率、传输时间、能量收集和反射系数等约束,基于有界信道不确定性和频谱感知误差模型,建立一个多变量耦合的吞吐量最大化非凸资源分配问题。其次,利用最坏准则、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,与现有算法对比,所提算法具有较好的鲁棒性。     

智能反射面增强的全双工环境反向散射通信系统波束成形算法

当前传统环境反向散射通信存在双重衰落、障碍物阻挡和网络容量有限的问题。智能反射面(RIS)作为6G的关键候选技术因能够主动改善信号传输质量、提升通信系统传输性能而备受关注。为此,该文将RIS与全双工技术引入到环境反向散射通信系统,研究了考虑硬件损伤与RIS离散相移的RIS增强全双工环境反向散射通信系统波束成形算法。首先,考虑反射节点最小能量收集与服务质量约束、功率站最大发射功率约束和RIS相移约束,建立了总发射功率最小的波束成形优化问题。然后,利用交替优化、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸问题转化成可求解的凸优化问题。最后,仿真结果表明,所提算法比传统波束成形方法平均功耗降低了7.8%。     

无人机辅助反向散射通信计算任务卸载与资源分配

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。     

基于不完美CSI的D2D通信网络鲁棒能效资源分配算法

针对设备到设备(D2D)直连通信网络传统最优资源分配算法在随机信道时延、信道估计误差影响下鲁棒性弱的问题,该文在考虑参数不确定性影响的条件下,提出D2D用户总能效最大的鲁棒资源分配算法.考虑干扰功率门限、用户最小速率需求、最大传输功率和子信道分配约束,建立了下垫式频谱共享模式下多用户D2D网络资源分配模型.基于有界信道...     

基于用户窃听的MU-MISO反向散射通信系统鲁棒资源分配算法

针对反向散射通信系统信道估计不准、信息容易被窃听等问题,该文提出一种基于用户窃听的多用户-多输入单输出(MU-MISO)反向散射通信系统鲁棒资源分配算法,以提高系统传输鲁棒性与信息安全性。首先,考虑基站最大功率、时间分配、信道不确定性、能量收集和保密率等约束,建立一个MU-MISO的反向散射通信系统鲁棒资源分配问题。其次,基于非线性能量收集模型和有界球形信道不确定性模型,利用变量松弛法和S过程将原NP-hard问题转化为确定性问题,随后利用连续凸近似、半正定松弛与块坐标下降法将其转化为凸优化问题求解。仿真结果表明,与传统非鲁棒算法对比,所提算法具有较高的系统容量和较低的中断概率。     

基于能效优化的用户调度与资源分配算法

该文针对多用户OFDMA移动通信下行系统,提出了基于能效优化的用户调度和资源分配方法。所提方法在满足用户服务质量(QoS)要求的前提下,以最大化系统能效为准则建立优化模型,假设在发射端完全已知信道状态信息(CSI)的情况下,充分利用系统内在的分集,给出了用户调度与速率分配的策略,有效地提高了系统的能量使用效率。仿真结果表明,所提算法的性能在较低复杂度前提下能够取得接近最优算法的性能。     

基于不完美CSI的认知反向散射通信吞吐量最大化算法

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%。     

面向安全通信的智能反射面网络能效优化算法

为了提高智能反射面网络传输安全性和能效,提出了一种面向安全通信的智能反射面网络能效最大资源分配算法。针对多输入单输出的智能反射面辅助蜂窝通信系统,考虑用户的安全速率约束、基站的最大发射功率约束以及连续相移约束,建立了非线性、多变量耦合的能效最大化资源分配模型。利用Dinkelbach方法将目标函数转化为辅助变量相减的形式,采用交替迭代算法求解原变量耦合的非凸优化问题。仿真结果表明,所提算法与传统算法对比,能效提升了8.3%,中断概率下降了77%。     

环境反向散射蜂窝网络下行链路级联干扰对齐算法

环境反向散射蜂窝网络能同时支持蜂窝网通信和环境反向散射通信,具有良好的应用前景,但环境反向散射的信号与蜂窝网络信号之间存在严重的互相干扰。针对这一问题,该文提出环境反向散射蜂窝网络的级联干扰对齐(CIA)算法。为了分别对齐基站信号对阅读器和用户的干扰,设计两层级联的预编码矩阵。充分考虑到反向散射节点计算能力弱,无法自主进行预编码矩阵设计的限制,结合基站到反向散射节点的信道状态信息对反向散射信号进行了预编码。并设计了对应用户的两层级联干扰抑制矩阵和阅读器的3层级联干扰抑制矩阵,将不同来源的干扰分层消除。仿真结果表明,所提算法能够消除环境反向散射蜂窝网络中的复杂干扰,保证蜂窝网络信号和反向散射信号正常传输,提高了系统和速率。     

无源反向散射通信系统载波频偏位置快速检测算法

近来无源反向散射通信技术作为绿色物联网的关键技术,引起了广泛的关注。在无源反向散射通信系统中,收发节点与反射节点的振荡器差异、相对运动以及环境变化,导致接收端和发送端存在载波频率偏移(CFO)。CFO对信号检测和系统性能有重要影响,而当前多数无源反向散射通信系统研究忽略了CFO。该文设计了一种适用于频移键控调制(FSK)的CFO快速检测方法,不需要导频就能快速有效检测出CFO是否存在并找出存在的位置。首先,根据信号在CFO存在与否的不同,采用去直流后取模方法对信号进行处理,而后根据处理后的信号的特点,基于累积和(CUSUM)设计快速检测算法对载波频偏出现的位置进行检测,并对理论分析结果进行仿真验证,仿真结果表明取模检测可以有效检测出CFO出现的位置。