智能反射表面辅助无线信能同传系统中波束成形算法设计

针对存在智能反射面(IRS)辅助的无线信能同传(SWIPT)系统,考虑系统信道状态信息不完美的情况,提出基于Bernstein不等式安全近似的波束成形算法。引入机会约束度量信道不确定性,在满足信噪比约束和反射相位约束的情况下使传输功率最小。外部提出交替优化算法解耦,采用Bernstein不等式将非凸约束近似为凸约束,采用内部算法处理单位模约束。最后通过MATLAB软件进行数值仿真,验证算法的有效性。数值仿真结果表明,有IRS辅助的SWIPT系统,拥有降低传输能量消耗能力以及更好的抗干扰能力。

无线信能同传系统的吞吐量优化研究

本文研究了在下行网络中,大规模多输入单输出(MISO)无线信息和能量同传(SWIPT)系统的吞吐量优化问题.在该场景下,发送端发送波束成型信号与用户进行通信,接收端采用时间切换器进行信号分割,按照时隙切换分别进行信息和能量的收集.通过运用波束成型技术,采取时间分配方案,提高能量获取效率.为了简化目标函数,降低算法的复杂度,提高传输速率,提出了基于迫零准则的波束成型方案,并用拉格朗日对偶法将该非凸问题转化为一个半定规化问题求解.最后,通过仿真验证算法,仿真结果证明基于时间切换器的无线信息和能量同传系统的正确性和合理性.

可见光无线信能同传网络中能量有效的波束赋形设计

物联网是6G的核心应用场景,然而由于射频频谱资源稀缺,为数以百亿计的物联网设备提供高质量无线覆盖服务面临挑战。可见光通信(Visible Light Communication,VLC)作为射频通信的补充,提供了丰富的高频频谱资源。该文研究多用户VLC无线信能同传网络的可达能量效率(Energy Efficiency,EE)性能界,即在用户信息和能量需求、避免LED谐波失真以及VLC发射机总功率约束下最大化EE。为求解所考虑的问题,结合Dinkelbach方法和连续凸近似方法构建迭代算法优化波束赋形向量和直流偏置。从理论上证明了所提算法的收敛性,并讨论了避免LED谐波失真的工作条件对EE的影响。仿真结果验证了所提方法的有效性,分析了信息需求、能量需求和VLC发射机总功率对EE的影响规律,并讨论了LED视野对EE和VLC信号传播的影响。

多用户无线信能同传系统能效优化方法

针对多用户无线信能同传系统下行链路,研究多用户无线信能同传系统能效优化方法,提出了一种改进型Dinkelbach方法。首先利用Dinkelbach方法将分式问题转换为减式问题,再通过引入冗余变量将和速率最大化问题等价为加权均方误差最小化相关问题,并利用凹凸优化的思想将该问题近似为二阶锥规划凸问题,最后利用块坐标算法对此问题进行迭代求解得出改进型Dinkelbach方法。仿真结果表明,该方法能有效改善系统能量效率。

面向超大规模MIMO的混合远近场通信

超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale Multiple-Input Multiple-Output, XL-MIMO)是未来6G通信系统的一个关键备选技术,可以大幅度提升未来通信系统的性能,如超高的频谱效率和空间分辨率、超低时延等。不同于现有研究工作主要关注于近场通信或远场通信,考虑更加实际的混合远近场通信场景,即通信系统中同时存在近场和远场用户。介绍了XL-MIMO系统中考虑混合远近场通信范式的重要性和混合远近场通信的信道建模,指出混合远近场通信场景中固有的关键特征,即能量扩散效应;详细介绍了3种典型的混合远近场通信场景:混合远近场的干扰分析、无线信能同传、物理层安全。针对上述典型场景,指出其在混合远近场通信中相较于近场通信/远场通信的根本区别和面临的关键设计难题。总结了混合远近场通信中仍需关注和亟待解决的开放性问题。

联合能量收集中继与全双工目的节点的安全资源分配方案

针对能量受限中继系统的无线物理层安全问题,提出了一种基于无线信能同传的安全传输方案。该方案在节点传输功率和中继收集能量等条件共同约束下,通过对功率分配因子和传输功率等参数的联合优化来实现系统保密速率最大化。对于提出的非凸优化问题,首先采用分步优化方法分别优化功率分配因子和传输功率,得到其闭式解,然后使用收敛迭代算法求出原问题的次优解。数值仿真分析了人工噪声强度、剩余自干扰大小、节点传输功率及中继放大倍数等不同因素对系统安全性能的影响。与传统的梯度下降法相比,所提联合优化算法在性能略好的前提下可降低时间复杂度80%以上。