摘要：针对无线携能通信(SWIPT)网络中的能量与信息同时传输阶段的优化问题,以最大化链路能量效率为目标,提出一种SWIPT下mmWave协作通信小单元的能效最优策略。该策略在最小链路传输速率和最小收集能量的联合约束下,在能量受限型用户设备的接收端采用功率分流工作模式,通过优化发射功率控制和功率分流因子,最大化系统链路能量效率。针对原问题是一个非凸的分式规划问题,具有NP难性质,采用Dinkelbach方法将目标函数转化为易于求解的凸优化问题,并设计一个交叉迭代的算法求出最优解。仿真实验结果表明,提出的策略在优化系统能量效率性能上要优于传统功率控制方法和最大发射功率法。

摘要：提出了一种利用统计信道状态信息(CSI)的动态超表面天线(DMA)辅助无线携能通信传输方法。考虑一个由DMA阵列代替传统天线阵列的基站、一个信息解码用户,以及一个能量收集用户构成的无线携能通信系统,将信道建模为莱斯空间相关信道,提出了平均收集能量和发送功率约束条件下的可达遍历速率最大化问题。首先,利用随机矩阵理论将优化问题转化为一个确定性的优化问题;然后,通过交替优化方法,设计了可达速率最大化和仅利用统计CSI的基站发送协方差矩阵和DMA权值矩阵。仿真表明,所提方法能达到通信速率和收集能量之间的最优折中。

摘要：提出一种可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的毫米波无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统,构建了一种以多用户最小用户速率最大化为目标的资源分配优化方案。通过对RIS进行分模块设计,同时进行信息和能量的辅助传输,考虑基站的发射功率限制、所有能量接收设备最低能量需求限制和RIS不同模块的相移约束,建立联合发射波束设计、RIS模块分割比决策及相移设计的混合资源分配优化模型。通过交替优化算法、半正定松弛算法、高斯随机化算法以及黎曼流形优化算法来解决这一非凸的多变量耦合约束优化问题。仿真结果表明,与现有的资源分配方案相比,所提出的联合优化算法在信息传输和能量收集方面均可显著提高系统性能。

摘要：针对无线携能通信系统中存在能量获取不均衡的问题,提出了一种基于能量获取比例公平的波束成形设计方案.该方案在满足信息接收者的信干噪比以及发送端的最大发送功率等约束条件的基础上,通过优化波束矢量实现能量获取的比例公平.此设计在数学上是一个很难直接求解的非凸优化问题.为此,本文首先利用半定松弛技术将其转换为半定规划问题,然后结合二分法提出了可以获得最优波束矢量的迭代算法.此外,在发送端仅知道部分信道状态信息且知道信道误差范围的情况下,采用最差性能最优的方法对原优化问题进行了鲁棒波束成形设计,并提出了相应的迭代算法.仿真结果表明所提算法均可实现能量获取的比例公平且性能达到全局最优.

摘要：无线携能通信旨在实现信息与能量的并行传输。作为无线携能通信系统的重要组成部分,整流电路是影响系统能量转换效率的重要的因素之一。给出了整流电路能量转换效率以及输入功率的表达式,利用该简化模型可初步估计整流电路的性能,为整流二极管的选型、电路优化提供一定的指导。利用ADS软件对所设计的一款微带整流电路进行了仿真。理论计算及仿真结果均表明,超窄带调制信号具有与正弦信号几乎一致的优异携能特性。采用超窄带调制作为无线携能通信系统中的信息调制方案,为无线携能通信系统的设计提供了一条可行思路。

摘要：为了提高无线通信系统的频谱利用率、降低功耗,针对双向协作非正交多址接入携能网络,提出了一种自适应功率分裂的无线携能准则。中继利用译码转发协议和用户的距离信息执行串行干扰消除,检测用户的信息并从发送端收割能量。发送端设计自适应功率分裂准则,使中继可以成功检测用户的信息,然后把剩余的能量全部用于能量传输,进而中继可以收割到最多的能量并将所解码的信息转发给接收端。基于所提的自适应功率分裂准则,分析网络的全局中断概率、端到端中断概率,以及高信噪比条件下的分集增益。与基于固定功率分裂的协作三级正交多址接入携能网络相比,基于自适应功率分裂的协作两级非正交多址接入携能网络可以获得更优的中断性能。

摘要：无线携能通信能够提升传感器网络的能量效率和资源复用率,然而当前研究均优化无线携能通信参数以实现系统增益,忽略了信道质量变化对系统能量效率的影响.为了解决该问题,针对无线携能通信的传感云系统,提出基于最优停止理论的Sink节点能效优化策略.首先设计下行无线携能通信、上行信息传输的工作时序,其中下行阶段Sink节点采用机会调度策略,选择信道质量较好时刻开始下行链路传输.Sink节点能效定义为系统所实现的上行吞吐量与下行能耗之比.继而基于最优停止理论,建立Sink节点能效最优化问题并证明该问题存在最优停止规则.最后设计最优能效算法求解Sink节点最优下行无线携能传输时刻,从而制定相应的能效优化策略.通过仿真实验验证最优能效算法的有效性与性能,同时通过不同策略的对比验证所提策略在提升Sink节点能效方面的优势.

摘要：为了提高无线携能通信(SWIPT)的效率,在基站采用3维(3D)定向天线,通过动态调整天线下倾角,来开发垂直维度,从而增强SWIPT中能量和信息的传输效率。该文研究单小区多输入多输出(MIMO)SWIPT系统,基站和用户分别使用迫零(ZF)预编码和功率划分(PS)技术。构建以最小化发送功率为目标的优化问题,在信噪比(SNR)和获取功率的约束下,联合优化了天线下倾角,PS比和分配的功率。最佳PS比和最优功率分配以闭合表达式给出。仿真表明,所得到的优化解的性能优于具有可调下倾角的常规MIMO系统和不考虑垂直维度的2维(2D)方案。

摘要：针对物联网无线携能通信系统中能量输送和信息传输的差异性需求,提出了一种"信息-能量"动态切换的机会安全传输方案。首先,考虑多小区、多用户、多窃听者的时域切换型携能通信网络模型,发送端根据信道状态在能量输送与信息传输之间动态切换,改变了传统能量输送与信息传输的固定分配方案,从而满足能量输送和信息传输的差异性需求。在此基础上,综合分析了能量传输和信息传输的性能,包括能量传输的稳定性和效率以及在窃听者独立窃听、联合窃听场景下信息传输的可靠性和安全性。然后,分析了切换门限对系统性能的影响,并在能量约束条件下,为兼顾系统安全性和可靠性,设计了最大化保密吞吐量的切换门限优化算法。最后,仿真证明了所提方案的有效性。

摘要：为实现第五代移动通信(5G)无线网络中高频谱效率与低能耗的绿色通信目的,本文研究了基于毫米波(mmWave)协作通信小单元下无线能量信标(Power Beacons,PB)的优化部署策略。该策略构建了一个高低频混合组网的能量受限型用户设备(User Equipment Devices,UE)毫米波协作通信的小单元网络模型,通过设计一个“需求-选择-建链”模式的新型建链协议,将通信毫米波定向传输技术应用于该建链过程中。在此模型基础上,以提高边缘系统频谱效率和能量收集覆盖率为目标,通过最小化固定充电的能量信标数量,在实现系统能耗最小化问题基础上保证系统的正常运行。针对该最优化问题是一个混合整数规划的多项式复杂程度的非确定性(Non-deterministic Polynomial Hard,NP-难)问题,设计一个具有常数因子的贪心算法近似求解优化问题。理论分析证明了该算法的可行性。仿真结果表明,本研究提出的优化部署策略能有效优化能量信标部署,在同等覆盖率与区域频谱效率增益下能耗最低。