This paper investigates the performance of a simultaneous wireless information and power transfer(SWIPT)enabled two-way one-relay(TWOR)system based on generalized carrier index differential chaos shift keying(GCI-DCSK...This paper investigates the performance of a simultaneous wireless information and power transfer(SWIPT)enabled two-way one-relay(TWOR)system based on generalized carrier index differential chaos shift keying(GCI-DCSK).We derive the expressions for the proposed scheme’s bit error rate(BER),considering both additive white Gaussian noise(AWGN)and multipath Rayleigh fading channels.The simulation results demonstrate that the proposed SWIPT-enabled GCI-DCSK TWOR system performs slightly worse than the DCSK TWOR system without SWIPT at the same distance.However,a notable advantage of the proposed system is that the relay node is self-sustainable,which is particularly significant considering the challenges associated with battery replacement in relay nodes.Furthermore,we derive the outage probability and validate the accuracy of the derived formulas using simulation results.展开更多
在智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)辅助的多天线车联网中,性能增益通常是在天线硬件完善的情况下实现,但实际的天线硬件缺陷可能会降低这些增益。在考虑天线硬件损伤的情况下,针对IRS辅助的多输入单输出(Multiple-Input...在智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)辅助的多天线车联网中,性能增益通常是在天线硬件完善的情况下实现,但实际的天线硬件缺陷可能会降低这些增益。在考虑天线硬件损伤的情况下,针对IRS辅助的多输入单输出(Multiple-Input Single-Output,MISO)下行车联网无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统,提出了一种主动式和被动式联合的波束赋形设计方法。在信干噪比、最小接收能量阈值、IRS相移等约束条件下,以最小化基站发射总功率为目标,运用半定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)、矩阵分析理论等方法,将具有耦合变量的非凸优化问题转化成解耦后的凸优化问题,并用交替迭代优化算法来求得原问题的解。仿真结果表明,在车联网SWIPT系统中考虑硬件损伤的必要性和IRS辅助的有效性,并给出了算法的收敛性和车速、IRS反射单元数等系统参数对系统性能的影响。展开更多
在双向中继协作系统中,随着用户数和中继数量增加,节点间的传输干扰成为影响系统性能的不可忽略因素,如何考虑节点间传输干扰并设计合理的资源分配算法是提升性能的关键。对此设计一种实现简单、复杂度相对较低、可扩展性好的避免干扰...在双向中继协作系统中,随着用户数和中继数量增加,节点间的传输干扰成为影响系统性能的不可忽略因素,如何考虑节点间传输干扰并设计合理的资源分配算法是提升性能的关键。对此设计一种实现简单、复杂度相对较低、可扩展性好的避免干扰资源分配算法RABST(Resource Allocation based on SWIPT and TDMA)。考虑了中继节点能量和信息的分配比例、传输功率等资源的分配,以及多用户的链路资源来提高链路的总传输速率和利用率。将RABST建模成优化问题并求解,优化了系统的资源分配并最大化了系统吞吐量。仿真实验证明了RABST可以有效地增大系统吞吐量。展开更多
针对协作非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中用户充当中继并存在窃听者的场景,提出了一种新型协作干扰传输方案,以提高该系统的安全性。在第一时隙,基站将混合信号进行广播,同时为了干扰窃听者,信道条件较差的...针对协作非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中用户充当中继并存在窃听者的场景,提出了一种新型协作干扰传输方案,以提高该系统的安全性。在第一时隙,基站将混合信号进行广播,同时为了干扰窃听者,信道条件较差的用户采用全双工的工作模式,发出协作干扰信号对窃听者进行干扰。在第二时隙,信道条件较好的用户充当中继将己解码的信息转发给信道条件较差的用户,同时信道条件较差的用户继续发出协作干扰信号以干扰窃听者。充当中继的用户由于功耗过大可能会引起该节点供能不足,因此对该节点引入无线携能(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术构成SWIPT-NOMA系统。为了衡量针对SWIPT-NOMA系统所提出的新型传输方案的安全性能,推导了用户的保密中断概率的表达式并仿真验证了该方案的有效性。展开更多
在全双工多中继协作无线携能通信网络中,传统的中继选择算法未考虑到未被选择中继的闲置利用问题,导致中继数量增加时网络的性能浪费愈加严重,如何开发未被选择中继的剩余潜能成为提升网络性能的关键。对此,设计了一种新的HTT(Harvest t...在全双工多中继协作无线携能通信网络中,传统的中继选择算法未考虑到未被选择中继的闲置利用问题,导致中继数量增加时网络的性能浪费愈加严重,如何开发未被选择中继的剩余潜能成为提升网络性能的关键。对此,设计了一种新的HTT(Harvest then Transmit)功率消耗方案,在中继配备电池的情形下,通过充分利用中继处的能量收集模块增加了被选择中继处的发射功率,从而进一步提升了系统容量。此外,针对提出的新的HTT功率消耗方案,考虑了BIKT(Battery Information Known at Transmitter)和BIUT(Battery Information Unknown at Transmitter)两种应用场景。仿真实验的结果表明,3种中继选择算法,即单中继选择算法、贪婪中继选择算法和穷竭搜索算法,在采用提出的新的HTT功率消耗方案后,无论是应用于BIKT场景还是BIUT场景均能有效提升系统容量并降低中断概率。展开更多
为提高无线通信能量效率以实现绿色通信,文中研究基于无线携能传输( Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的全双工中继协作系统能量效率优化问题,在功率分割协议下,以最大化能量效率为目标对功率分割因子...为提高无线通信能量效率以实现绿色通信,文中研究基于无线携能传输( Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的全双工中继协作系统能量效率优化问题,在功率分割协议下,以最大化能量效率为目标对功率分割因子和发射功率进行优化。首先,建立基于SWIPT 的全双工中继协作系统模型,信源节点和目的节点配置单根天线并由电源供电,中继节点配置两根天线并通过SWIPT 技术同时实现信息译码和能量收集。然后,证明能量效率是关于功率分割因子的凸函数,求解出最优功率分割因子以最大化能量效率;同时,研究了通过优化信源发射功率以提高系统能量效率的方案;并进一步提出基于迭代的联合优化算法对功率分割因子和发射功率进行联合优化。最后,通过仿真验证分析了所提优化算法的有效性,如该算法下系统能效与只优化发射功率情形相比,当功率分割因子为0.3 时,能效提升约7.07%;当功率分割因子为0.1时,能效提升约61.34%。展开更多
为提升网络能效性能,构建了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)-无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(golden section,GS)的Dinkel...为提升网络能效性能,构建了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)-无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(golden section,GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明:GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,所建立网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。展开更多
针对信道状态信息未知SWIPT-D2D(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Device to Device)无线通信网络环境下设备间信号干扰以及设备能量损耗问题,提出通过使用近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)算法,...针对信道状态信息未知SWIPT-D2D(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Device to Device)无线通信网络环境下设备间信号干扰以及设备能量损耗问题,提出通过使用近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)算法,在满足蜂窝用户通信质量要求的前提下同时对D2D用户的资源块、发射功率以及功率分割比三部分进行联合优化。仿真结果表明,所提算法相比于其他算法能够为D2D用户制定更好的资源分配方案,在保证蜂窝用户保持较高通信速率的同时使D2D用户获得更高的能效。同时,当环境中用户数量增加时,所提算法相比于Dueling Double DQN(Deep Q-Network)以及DQN算法,D2D能效分别平均提高了15.95%和23.59%,当通信网络规模变大时所提算法具有更强的鲁棒性。展开更多
基金support provided by the National Natural Science Foundation of China(No:62361012)the Guizhou Science and Technology Department Foundation(ZK[2021]302)the invaluable backing from the Intelligent Evaluation and Early Warning Innovation Team for the Quality of Electric Power Equipment Manufacturing in Higher Education Institutions in Guizhou Province(QJJ[2023]064).
文摘This paper investigates the performance of a simultaneous wireless information and power transfer(SWIPT)enabled two-way one-relay(TWOR)system based on generalized carrier index differential chaos shift keying(GCI-DCSK).We derive the expressions for the proposed scheme’s bit error rate(BER),considering both additive white Gaussian noise(AWGN)and multipath Rayleigh fading channels.The simulation results demonstrate that the proposed SWIPT-enabled GCI-DCSK TWOR system performs slightly worse than the DCSK TWOR system without SWIPT at the same distance.However,a notable advantage of the proposed system is that the relay node is self-sustainable,which is particularly significant considering the challenges associated with battery replacement in relay nodes.Furthermore,we derive the outage probability and validate the accuracy of the derived formulas using simulation results.
文摘在智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)辅助的多天线车联网中,性能增益通常是在天线硬件完善的情况下实现,但实际的天线硬件缺陷可能会降低这些增益。在考虑天线硬件损伤的情况下,针对IRS辅助的多输入单输出(Multiple-Input Single-Output,MISO)下行车联网无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)系统,提出了一种主动式和被动式联合的波束赋形设计方法。在信干噪比、最小接收能量阈值、IRS相移等约束条件下,以最小化基站发射总功率为目标,运用半定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)、矩阵分析理论等方法,将具有耦合变量的非凸优化问题转化成解耦后的凸优化问题,并用交替迭代优化算法来求得原问题的解。仿真结果表明,在车联网SWIPT系统中考虑硬件损伤的必要性和IRS辅助的有效性,并给出了算法的收敛性和车速、IRS反射单元数等系统参数对系统性能的影响。
文摘在双向中继协作系统中,随着用户数和中继数量增加,节点间的传输干扰成为影响系统性能的不可忽略因素,如何考虑节点间传输干扰并设计合理的资源分配算法是提升性能的关键。对此设计一种实现简单、复杂度相对较低、可扩展性好的避免干扰资源分配算法RABST(Resource Allocation based on SWIPT and TDMA)。考虑了中继节点能量和信息的分配比例、传输功率等资源的分配,以及多用户的链路资源来提高链路的总传输速率和利用率。将RABST建模成优化问题并求解,优化了系统的资源分配并最大化了系统吞吐量。仿真实验证明了RABST可以有效地增大系统吞吐量。
文摘针对协作非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)系统中用户充当中继并存在窃听者的场景,提出了一种新型协作干扰传输方案,以提高该系统的安全性。在第一时隙,基站将混合信号进行广播,同时为了干扰窃听者,信道条件较差的用户采用全双工的工作模式,发出协作干扰信号对窃听者进行干扰。在第二时隙,信道条件较好的用户充当中继将己解码的信息转发给信道条件较差的用户,同时信道条件较差的用户继续发出协作干扰信号以干扰窃听者。充当中继的用户由于功耗过大可能会引起该节点供能不足,因此对该节点引入无线携能(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术构成SWIPT-NOMA系统。为了衡量针对SWIPT-NOMA系统所提出的新型传输方案的安全性能,推导了用户的保密中断概率的表达式并仿真验证了该方案的有效性。
文摘在全双工多中继协作无线携能通信网络中,传统的中继选择算法未考虑到未被选择中继的闲置利用问题,导致中继数量增加时网络的性能浪费愈加严重,如何开发未被选择中继的剩余潜能成为提升网络性能的关键。对此,设计了一种新的HTT(Harvest then Transmit)功率消耗方案,在中继配备电池的情形下,通过充分利用中继处的能量收集模块增加了被选择中继处的发射功率,从而进一步提升了系统容量。此外,针对提出的新的HTT功率消耗方案,考虑了BIKT(Battery Information Known at Transmitter)和BIUT(Battery Information Unknown at Transmitter)两种应用场景。仿真实验的结果表明,3种中继选择算法,即单中继选择算法、贪婪中继选择算法和穷竭搜索算法,在采用提出的新的HTT功率消耗方案后,无论是应用于BIKT场景还是BIUT场景均能有效提升系统容量并降低中断概率。
文摘为提高无线通信能量效率以实现绿色通信,文中研究基于无线携能传输( Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)技术的全双工中继协作系统能量效率优化问题,在功率分割协议下,以最大化能量效率为目标对功率分割因子和发射功率进行优化。首先,建立基于SWIPT 的全双工中继协作系统模型,信源节点和目的节点配置单根天线并由电源供电,中继节点配置两根天线并通过SWIPT 技术同时实现信息译码和能量收集。然后,证明能量效率是关于功率分割因子的凸函数,求解出最优功率分割因子以最大化能量效率;同时,研究了通过优化信源发射功率以提高系统能量效率的方案;并进一步提出基于迭代的联合优化算法对功率分割因子和发射功率进行联合优化。最后,通过仿真验证分析了所提优化算法的有效性,如该算法下系统能效与只优化发射功率情形相比,当功率分割因子为0.3 时,能效提升约7.07%;当功率分割因子为0.1时,能效提升约61.34%。
文摘为提升网络能效性能,构建了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)-无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)协作中继网络模型,并采用了一种基于黄金分割(golden section,GS)的DinkelBach迭代算法来解决能效优化问题。仿真结果表明:GS-DinkelBach算法在获得精准的能效增益的同时,具有更低的计算复杂度;与传统直连网络模型和中继转发网络模型相比,所建立网络模型的最优能效值分别提升了1.07 dB和2.17 dB。
文摘针对信道状态信息未知SWIPT-D2D(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer Device to Device)无线通信网络环境下设备间信号干扰以及设备能量损耗问题,提出通过使用近端策略优化(Proximal Policy Optimization,PPO)算法,在满足蜂窝用户通信质量要求的前提下同时对D2D用户的资源块、发射功率以及功率分割比三部分进行联合优化。仿真结果表明,所提算法相比于其他算法能够为D2D用户制定更好的资源分配方案,在保证蜂窝用户保持较高通信速率的同时使D2D用户获得更高的能效。同时,当环境中用户数量增加时,所提算法相比于Dueling Double DQN(Deep Q-Network)以及DQN算法,D2D能效分别平均提高了15.95%和23.59%,当通信网络规模变大时所提算法具有更强的鲁棒性。
