H2H与M2M共存场景下无人机辅助上行用户调度方案

针对人类用户和物联网用户共存时利用无人机作为中继节点采集物联网设备数据的场景,提出了一种基于累积分布函数的上行用户调度方案。方案在以最大化全网节点能效为优化目标的上行联合用户关联和用户资源分配问题建模过程中,考虑多用户分集以及网络负载均衡;为了求解该问题,方案利用用户吞吐量独立同分布的特点,通过松弛整数变量,结合增广拉格朗日法和标准的次梯度法,将难解的非凸问题转化为凸函数,再利用交替方向乘子法对凸问题进行分解并交替迭代优化,最终实现系统能效最大化并得到最优调度方案。仿真结果表明,该方案在全网效能和负载均衡方面优于现有方案。     

无人机无线能量传输网络多波束阵列设计与位置部署

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)辅助的无线能量传输(wireless power transfer, WPT)系统，构建了一种能量波束设计以及无人机悬停位置部署的联合优化方案，以最大化所有用户接收的总能量。针对优化问题是非凸、难以直接求解的情况，提出一种联合优化多波束设计和无人机三维位置的迭代算法，利用巴特勒矩阵设计高增益、宽覆盖范围的能量多波束，利用穷举算法寻找无人机最优二维位置，通过单调性理论得到无人机的最佳悬停高度。仿真结果表明，所提出的算法能显著提升无线能量传输效率。     

无线mesh骨干网络的路由与调度联合优化算法

在基于TDMA的无线mesh骨干网络中,考虑路由和调度的联合优化问题,最大化系统频谱利用率.综合考虑了节点业务、路径平均容量以及干扰等因素,提出了一种新型路由策略.对于汇聚网关的业务模式,提出了一种基于网关瓶颈极大团相关性的链路调度策略.考虑路由算法和调度算法的联合优化,设计了链路调度模块和路由模块的信息交互策略.仿真结果表明,该联合算法对于各种节点业务分布和各种干扰环境,均可很好地提高系统频谱利用率,在保证一定通信速率的情况下,节省了能量,实现绿色环保通信.     

一种多天线无线供电网络能量传输和数据上报联合优化算法

文章联合优化数据-能量传输时长与能量波束,在保障节点最低传输速率的前提下最大化所有节点的加权和速率,提出了一种基于交替迭代的求解框架。对于能量-数据时长优化,提出基于节点剔除的数据时长分配算法与基于黄金分割的能量时长搜索算法;对于能量波束设计,提出基于半正定规划和矩阵分解的信号数目选择和波束设计算法。仿真结果表明:所提方案通过设置节点最低数据传输速率,可以更好地保障节点数据的成功传输;此外,相比于单天线方案,多天线可以显著提高系统传输性能。     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

基于人工噪声和SWIET的安全双向中继通信

针对基于解码转发的对称双向中继网络的安全传输问题,提出一种基于人工噪声干扰和信息、能量同时传输技术(SWIET)的物理层安全传输策略.系统采用两时隙传输方案,能量收集节点利用第一时隙收集的能量发射人工噪声干扰,而用户节点和中继分别通过功率分配技术将目的节点先验已知的人工噪声干扰添加到有用信息中,以降低窃听信道的传输质量.建立双向中继网络窃听信道下联合能量收集和无能量收集节点的两种数学模型,推导基于人工噪声干扰的系统保密容量的数学表达式,分别求解两种模型的最大化系统保密容量下最优功率分配因子,并分析了SWIET技术对系统保密容量的增益.仿真结果表明:对应于不同的窃听节点位置,所提出的联合SWIET技术的方案能使双向中继网络保密性能改善3%~90%,且能量收集节点越靠近窃听节点,系统性能越好.     

基于负载和优先级的MANET优化策略

不确定的移动应用环境导致MANET网络性能失控的关联因素变得复杂,使得设计一个适用的MANET面临着诸多困难。该文针对基于无人机的MANET,探索关键网络参数约束下提升网络性能的优化策略。通过将MA-NET节点的负载和数据包优先级作为权重参数,将优化网络性能的无人机移动问题构造为无人机与MANET节点距离平方的加权和最小化的优化问题,进而提出一种基于负载和优先级加权质心的无人机移动策略。此外,仿真分析了网络负载、数据包优先级对网络性能的影响。研究结果表明:本文提出的无人机移动策略能够有效地提升数据包成功发送率,降低数据包平均时延。     

基于能量感知的传感网能量中性分簇路由协议

针对能量获取异构的无线传感器网络节点能量利用效率过低和网络无法保证持久运行问题,提出一种基于能量感知的能量中性分簇路由协议,该协议针对太阳能环境下节点获取能量异构的场景,将改进的天气条件移动加权平均算法引入能量收集预测过程,根据获取能量预测构建能量中性约束,在此约束下构建动态簇头集群机制和自适应时隙分配策略,保证了整个网络在能量获取下的持久运行,通过凸优化得到最优的网络分簇数量,最大化了网络数据吞吐量。通过模糊逻辑选择簇头节点,综合节点剩余能量,获取能量预测和节点相对位置等多种因素,提高了簇头选举的合理性。通过仿真分析,该协议能够保持能量获取下网络持久运行,在网络吞吐量和降低簇失败次数方面的性能具有明显优势。     

基于效用的无线自组织网功率与数据速率控制

提出了基于网络效用最大化的无线自组织网络模型,该模型用发送功率的凸函数作为度量效用的指标之一,更加贴切地反映了网络能量受限的特点.采用对偶分解的方法求解模型,得到分布式功率与速率联合控制算法.该算法考虑了无线自组织网传输层和物理层之间的协作,能够在满足一定生存周期的要求下,协调每个节点的传输功率和数据速率,达到全网效用最大化.最后给出一个具体的拓扑和效用函数进行数值仿真实验,验证了算法的收敛性.