摘要：全面总结了平面端射圆极化天线的发展历程和重要突破。以正交磁偶极子和平面互补振子两大核心工作原理为主线,深入剖析平面端射圆极化天线的一般性设计方法,阐明其形态演变规律,详细介绍了平面端射圆极化天线的宽带设计技术、波束调控技术以及高增益设计技术等研究现状,最后探讨平面端射圆极化天线的可能发展方向,用于指导该领域的科学研究和工程设计。

摘要：非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)技术的广泛应用改变了传统物理层安全对用户传输速率的限制,在降低时延的同时会引起系统能耗增加。针对安全通信与降低能耗问题,提出一种基于混合协作NOMA的安全边缘计算传输方法。该方法对每个用户数据处理过程设计了多时隙混合协作方案,根据不同用户的信道条件分别设置卸载决策,保证用户间公平,并推导出系统保密中断概率的闭合表达式。然后以最小化系统能耗为目标,采用基于块坐标下降的三步迭代优化算法求得最优卸载方案。仿真结果显示,所提出的传输方法能在保证信息安全的条件下有效地减少系统能耗。

摘要：在物联网(Internet of Things,IoT)系统中,信道具有高度时变性,直接链路有概率被阻塞。为了确保状态更新信息的及时传递,设计了一种智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)服务地面多用户的无线下行链路系统。UAV在下行链路中作为一个移动基站,沿着优化的轨迹飞行并在靠近地面用户的合适位置悬停,再与地面上的用户进行数据传输。通过时间离散化、数学建模等手段构建联合优化的模型,建立一个多约束优化问题。目标是通过对无人机轨迹和流调度、IRS相移设计等变量的联合优化以最小化系统的信息年龄。研究了IRS反射传输信号辅助改善无线环境的过程,即通过改变信道增益来改变最大数据传输速率。采用IRS相移调整的方式来提高时变的信道增益,以改善通信质量。由于目标函数和约束公式中含有的非凸公式以及多个优化变量之间的耦合关系,采用连续凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)和块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)等技术设计优化算法,将非凸优化问题简化后求得总优化问题的解。仿真结果表明,算法能得到平滑曲线,系统信息年龄随发射功率和数据传输速率阈值升高显著降低,体现了所提算法的可行性。

摘要：为解决自然灾害引发的“断电、断网、断路”所导致的通信指挥难题,提出了一种无人机辅助网络系统,通过机载边缘服务器装载地面用户热门访问内容并发布应急通知消息。无人机基于地面服务需求,引入了Q-Learning强化学习算法进行轨迹规划并将整个系统分为无人机探索子系统和无人机服务子系统。无人机探索子系统针对单个无人机信号覆盖面积有限无法采集到区域内所有移动设备位置的问题,创建边界探索方式来确定无人机群的最优数量。无人机服务子系统通过分别对移动设备进行K-means、K-medoids、AGNES聚类选取最优聚类方式确定聚类中心,以聚类中心为导向进行轨迹规划从而尽最大可能为移动设备服务。仿真结果表明,所提无人机辅助系统具有设计可行性,确定了无人机群信号全覆盖的最小配置数量,同时得出不同聚类算法的无人机群适用场景。研究结果可用于评估地面用户的保障服务体验,为无人机辅助通信网络的架构设计与控制优化提供依据。

摘要：针对工业物联网(IIoT)中对信息新鲜性日益增长的需求,提出一种基于非线性能量采集(EH)的IIoT监控系统,配备电池容量大小为B的传感器节点,从无线供电基站(WPS)使用非线性EH技术采集射频(RF)能量进行充电,电池充满后将采集到的数据发送给数据采集节点。此外,针对在复杂场景中需要设置多个非线性信息年龄(AoI)算法所存在系统较为复杂的问题,提出1个普适函数来描述不同的非线性AoI,并通过调节参数来控制函数图像形状。在推导系统非线性AoI封闭表达式的同时引入系统能量效率(EE),以两者的比值Ψ作为系统的性能指标。鉴于问题较为复杂,采用一维搜索方法来寻找最优电池容量。通过系统仿真和数值分析,证明了存在最优的电池容量B使系统Ψ最小化。仿真结果表明,信道衰落参数、状态更新大小、WPS发射功率等参数都会对系统的性能产生影响,在相关系统的优化设计时都需要考虑。当WPS发射功率为0.5 W时,指数型非线性AoI下的Ψ是对数型非线性的2倍,是线性的1.8倍。

摘要：针对目前移动数据流量激增所导致的通感一体化无线通信网络系统中的拥塞和过载问题,提出一种基于通感一体化的Wi-Fi卸载匹配算法。首先,基于信息论综合考虑系统的通信吞吐量和感知互信息量,定义系统的效用函数,在满足用户QoS的同时最大化系统的总效用;其次,基于图论的思想建立Wi-Fi信道分配算法为每个Wi-Fi接入点分配信道,并将用户的接入选择问题建立为具有外部性的多对一匹配博弈模型。仿真结果表明,所设计的卸载策略能够提高系统的总效用,缓解基站处的数据压力。

摘要：在大规模自组织网络中,状态感知是实现全局网络视图的先决条件,为网络故障排除、路由决策、网络拓扑动态规划等提供了数据支持。但现有的单一感知机制无法保证状态信息感知的时效性,同时会产生额外的网络开销,降低网络性能。针对上述问题,提出了一种基于四象限分类的大规模自组织网络状态自适应快速感知方法。首先,根据时延敏感度及网络请求频率差异化,将网络状态信息基于四象限图的思想进行分类。其次,针对不同象限的网络状态信息分别设计快速感知策略,同时将网络状态信息封装到管理帧中,以实现嵌入式传输,降低网络开销。最后,通过仿真实验验证了自适应快速感知方法在时效性和信息有效性方面均优于单一的主动上报和请求应答式策略。

摘要：为了构建绿色且长生命周期的物联网,本文提出了一种雾辅助的公平节能物联网计算迁移方案.首先,基于雾节点计算能力、带宽资源以及融合雾节点能耗公平性的迁移决策的联合考量,构建了一个最小化所有任务完成总能耗的优化问题.其次,提出了基于动量梯度和坐标协同下降的公平性能耗最小化算法用于解决上述混合整数非线性规划问题.该算法基于雾节点的历史平均能耗、距离、计算能力以及剩余能量值设计了公平性指标以获得对于雾节点能耗公平性最优的迁移决策;通过提出的动量梯度与坐标协同下降法,联合优化雾节点分配给各个任务的计算及带宽资源占比,达到最小化任务处理总能耗.最后,仿真结果表明本文方案能够取得较快的收敛速度,且与随机选择和贪婪任务迁移方案两种基准方案相比,本文方案的总能耗最低,雾节点的能耗公平性最高,且网络寿命分别平均提高了23.6%和31.2%.进一步地,该方案在不同雾节点数量以及不同任务大小的环境下仍然能够保持性能优势,体现了方案鲁棒性高的特点.

摘要：节能且高效的计算是移动用户设备的必然趋势,针对无线供能的边缘计算网络,提出了一种多用户卸载决策及任务调度算法。在多用户二进制计算卸载模式下,通过联合优化无线供能时间、边缘用户的卸载决策及任务调度建立一个系统执行最大时延最小化的优化问题。由于该优化问题是一个混合整数的非凸优化问题难以求解,设计了一种两层交替迭代的求解方案,第一层采用贪婪算法或基于改进的约翰逊算法,求解出在给定无线供能时间下的用户卸载决策和任务调度,第二层基于黄金分割法求解出最优的无线供能时间。仿真结果表明,算法收敛速度快,并且有效降低了整个系统任务的执行时延。

摘要：为探索高频段室内离体信道的无线传播特性,对9.5~10.5 GHz频段多个典型室内场景进行离体信道测量。在大尺度衰落方面,通过研究路径损耗发现人体遮挡因子与旋转角度呈正弦函数关系,并与收发端距离呈现负指数关系,因此建立距离与角度联合相关的新型路径损耗模型,并根据阴影衰落统计特性证明新模型的精确性与适用性。在小尺度衰落方面,通过分析路径损耗与均方根(RMS,root mean square)时延扩展的线性相关性,获得距离与角度相关的新型RMS时延扩展模型。证明了收发端距离与人体旋转产生的遮挡因子越大,路径损耗和多径衰落也越严重。新型离体信道模型可用于设计物联网环境体域网(BAN,body area network)的离体链路,为未来的室内无线通信系统提供理论与实践基础。