摘要：本文研究基于无线供电的空中计算系统,其能量发射器采用能量波束形成技术为多个低功耗传感器提供能源,基于无线多址接入信号叠加的空中计算原理,传感器将感知数据同时传输至无线接入点,无线接入点应用接收滤波技术直接完成感测数据的函数值计算。本文考虑一个先采能后感知再传输的工作协议,建模满足传感器能量收集约束条件和计算均方误差约束条件的能量发射器发射能量最小化问题,以及对能量发射器的能量波束形成向量、无线接入点的接收波束形成向量和传感器终端的发射系数进行联合优化。由于复杂的变量耦合性,基于发射能量最小化的空中计算系统设计问题属于一类非凸优化问题。为降低计算复杂度,本文提出一种交替优化求取次优解的方案。仿真结果表明该设计方案具有快速收敛性和优越性。

摘要：空中计算(over-the-Air Computation,AirComp)是一种有效提升分布式数据聚合效率的方法.现有研究大多采用单无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)方案,未考虑数据聚合质量和系统稳定性.为此,本文提出一种基于多UAV辅助的AirComp网络,旨在实现多个地面移动传感器(Ground Mobile Sensor,GMS)的高效聚合.为了改进数据采集质量并全面反映系统性能,本文设计了一个多约束优化问题,通过联合优化UAV-GMS关联、UAV三维(Three Dimensional,3D)部署、UAV去噪因子以及传输功率分配,以最大化系统的最小可达速率.针对多约束优化问题的非线性特征,本文提出一种AirComp网络下多UAV辅助的深度确定性策略梯度优化算法(DeepDeterministicPolicyGradient-basedoptimizationalgorithmformulti-UAVcooperationinAirCompnetwork,AirDDPG-UAV),用以协助多UAV在复杂环境下快速响应聚合任务.该算法利用深度强化学习的确定性策略对网络中的状态、行为和奖励进行优化,以最大化系统最小可达速率.数值结果显示,AirDDPG-UAV算法在保证较低的系统能耗和计算复杂度前提下,能够使系统最小可达速率提高15%,表明本文所提方案适用于分布式数据聚合,可以有效提高数据聚合效率.

摘要：空中计算提供了通信计算一体化的技术基础,具备推动指挥控制数据链系统效能快速提升的技术潜力。首先,对美军指挥控制数据链进行了深入调研,分析其研制历程、典型系统、性能水平和发展趋势;其次,研究了空中计算的技术原理、适用范围和约束;然后,基于实际应用需求,重点设计了指挥控制数据链系统中空中计算技术的使用模式,并给出了在航迹处理方面的典型应用方法;最后,进一步讨论了空中计算技术在宽带链路、树形网络、自组织网络和战术信息系统中的拓展使用模式。

摘要：为实现服务器对海量传感数据的快速收集,提出了一种基于空中计算的快速传感数据汇聚方案。该方案通过无线功率传输激励用户参与群智感知,为数据感知和空中计算供能。通过对无线功率分配、感知数据量,以及空中计算数据汇聚时间进行联合优化,实现服务器数据开发效益的最大化。该方案的性能通过仿真进行了验证,并与传统的无线群智感知设计进行了比较。

摘要：边缘智能模型训练中的无线通信开销已成为系统性能瓶颈,空中计算是解决该问题的重要技术。利用无线多址接入信道的信号叠加特性,空中计算技术能够在多终端无线信号传输的同时,对参数汇总计算,从而实现通信计算一体化设计,降低无线通信开销,提高边缘智能系统性能。通过实例介绍了空中计算的基本原理及其在边缘智能中的应用,并展望了未来研究方向。

摘要：文章研究了智能反射面辅助的无线供能空中计算系统。其中,接入点通常在IRS的辅助下,经下行链路为多个传感器进行无线能量传输,然后经上行链路进行空中计算。首先刻画了满足传感器能量收集约束条件下的系统计算速率的最大化问题,通过对传输时隙长度、接入点的发送波束赋形矩阵和接收波束向量,以及IRS在上下行链路中的波束赋形矩阵进行联合优化,仿真结果显示,所设计的系统和求解算法性能要远远好于基准方案。

摘要：针对无线链路和数据分布的异构性导致在FEEL训练中很难实现无线通信和模型精度的最佳权衡的问题,提出了一种智能反射面(RIS)赋能的空中联邦边缘学习系统,其利用智能反射面的信道可重构性自适应地配置信号传播环境,并利用空中计算实现联邦边缘学习模型的快速聚合。具体来说,首先刻画无线信道和数据异构影响下的联邦优化算法收敛行为,并以此构造统一的无线资源优化问题,通过联合设计收发端波束成形方案和RIS相移来优化学习性能。仿真结果验证了所提方案的有效性,并证明RIS可以在数据异构前提下提高空中联邦边缘学习系统准确性。最后,探讨了其在车联网中应用的可能性。

摘要：结合通信感知一体化和空中计算的优点,提出了一种空口通信感知计算一体化技术,并通过对多天线雷达感知与空中计算波束赋形进行联合优化设计,从而在保障感知准确度的前提下最大化空中计算的准确度。通过仿真验证,并与传统波束赋形比较后可知,该设计可以有效地同时实现雷达感知与空中计算,显著提升频谱效率。