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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 能量收集无线通信 || 点对点能量收集信道的功率分配

    摘要： 本章研究发射端与接收端均采用能量收集（EH）供电的点对点EH无线信道。在此设定下，我们首先通过时变自适应功率分配，在满足发射端能量收集约束（即任意时刻累积消耗能量不超过累积收集能量）的前提下，最大化各类系统效用指标（如端到端吞吐量与非中断概率）。针对不同信道状态信息（CSIT）与能量状态信息（ESIT）假设，我们探讨了相应的最优设计方案：例如在非因果CSIT与ESIT条件下，高斯信道的最优离线功率分配呈现非递减分段恒定（阶梯状）模式，而衰落信道的最优发射功率对应阶梯式注水算法分配；在因果ESIT与CSIT条件下，适用的在线优化策略包括基于动态规划及启发式设计的功率分配方法。同时我们指出了不同ESIT/CSIT情形下的若干开放性问题，例如因果CSIT与非因果/因果ESIT组合下的吞吐量最大化问题、无CSIT与非因果/因果ESIT组合下的中断概率最小化问题均未获一般性解决。此外，通过引入电池容量受限与电路非理想性等实际约束，我们将功率分配策略拓展至其他场景：在非因果CSIT/ESIT条件下，高斯信道的阶梯式分配与衰落信道的阶梯注水分配可经修正以适配新约束；存在电路非理想性时，EH发射端应采用开关式功率分配——通过休眠模式节能并在唤醒模式高效传输，从而权衡发射能耗与电路能耗。这些新型离线策略启发了仅依赖因果CSIT/ESIT的在线功率分配方法。最后我们讨论了发射端与接收端均采用EH供电时的功率分配问题，此时接收端能耗同样受EH约束。该场景下发射端与接收端需联合优化发射功率与码率（即控制接收端能耗）以提升端到端效用。值得注意的是，EH接收端情形在现有文献中研究较少，存在诸多值得未来探索的开放性问题（如因果CSIT/ESIT条件下的相关研究）。

    关键词： 功率分配、中断概率最小化、电池容量、能量收集接收机、非理想电路、ESIT、无线通信、吞吐量最大化、CSIT、能量收集

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [IEEE 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring） - 意大利罗马（2019.6.17-2019.6.20）] 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring） - 金纳米颗粒+还原氧化石墨烯复合材料作为低成本芯片实验室生物传感器传感层的等离子体效应表征

    摘要： 本文研究了多用户多小区大规模多输入多输出网络中以系统能效（SEE）最大化为目标的联合导频分配与资源分配问题。我们在能效最大化问题中明确考虑了信道估计阶段的导频污染效应，该问题旨在优化功率分配、激活天线数量及导频分配方案。为解决该能效最大化问题，我们将其转化为减式形式以便更高效求解。具体而言，我们开发了一种迭代算法来处理转化后的问题——先进行功率分配和天线数量的优化，随后在每次迭代中依次执行导频分配优化。针对第一个子问题，我们采用连续凸逼近（SCA）技术将其转化为可解的凸优化问题；此外，基于匈牙利方法提出一种新型低复杂度迭代算法来解决导频分配子问题。我们还阐述了所提解决方案如何适用于总速率（SR）最大化问题。除算法设计外，我们还刻画了能效与总速率最大化问题的最优结构特征。通过数值实验验证了所提算法的收敛性、不同参数对总速率和能效的影响，以及相较于传统设计方案的显著性能提升。

    关键词： 能效、多小区、大规模MIMO、功率分配、导频污染、导频分配

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于增强型高斯噪声模型的传输质量感知光网络

    摘要： 我们提出了一种用于光网络规划的新型联合路由、波长和功率分配方法。与常见线性规划技术相比，所引入的基于梯度的凸优化方法具有更低的计算复杂度，适用于静态及对快速收敛有要求的时效性动态网络规划。该方案采用增强型高斯噪声非线性模型来考虑物理层损伤。与利用理论全链路频谱利用率假设（完全占用光纤C波段频谱）的方法不同，我们专注于最大化链路采用部分频谱利用的网络可达速率（AR）和最小信噪比（SNR）裕量，这与大多数实际城域网场景相关。数值结果表明：相较于为所有光路优化单一平坦（等值）发射功率，通过对各光路独立发射功率进行功率优化，网络可达速率可提升约17%。此外，仿真网络的最小SNR裕量提高了约2.3 dB。最后观察到：要实现网络最小SNR裕量的最大化，需要使每个光路的发射功率与影响该光路的总非线性干扰噪声效率成正比。

    关键词： 非线性效应、路由与波长分配、光网络优化、网络规划、增强型高斯噪声模型、功率分配、相干传输

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 灵活多组单载波调制：子载波映射与功率分配优化

    摘要： 正交频分复用（OFDM）和单载波频域均衡（SC-FDE）是频率选择性信道中两种常用的调制方案。与SC-FDE相比，OFDM通常能实现更高的数据速率，但代价是较高的发射信号峰均功率比（PAPR），这会导致功放效率降低。本文研究了一种多组单载波调制方案——灵活多组单载波（FMG-SC），该方案将OFDM和SC-FDE作为特例涵盖其中，从而在两者之间实现更灵活的速率-PAPR权衡。具体而言，在FMG-SC中，总带宽被划分为一组正交子载波，这些子载波根据信道增益灵活映射到多个互不重叠的组中，并在每个组上独立应用SC-FDE以并行发送多个数据流。我们分别针对高斯信号和实际调制星座（如正交幅度调制QAM）的情况，研究了联合子载波分组和功率分配优化问题，以最大化所提出的FMG-SC方案的可达速率。对于这两种情况，优化问题通常是非凸的，为此我们提出了一种两步法来高效地找到高质量近似解。首先，对于任意给定的子载波分组，我们证明可以通过凸优化技术获得最优功率分配。其次，在固定功率分配的情况下，我们提出了针对SC-FDE接收机的低复杂度子载波分组设计算法。数值结果表明，我们提出的算法性能接近于对所有子载波分组进行穷举搜索得到的最优解，但复杂度显著降低。此外，采用高斯信号的FMG-SC方案的可达速率接近OFDM信道容量，并显著优于SC-FDE。进一步地，对于实际调制星座，数值结果表明，所提出的FMG-SC方案在可达速率方面大大优于现有的单载波频分多址（SC-FDMA），而PAPR仅适度增加。

    关键词： 频域均衡、单载波调制、子载波分组、峰均功率比、多载波调制、功率分配

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [IEEE 2019年欧洲空间能源会议(ESPC) - 法国朱安雷班(2019.9.30-2019.10.4)] 2019年欧洲空间能源会议(ESPC) - 三端异质结双极晶体管太阳电池在空间应用中的潜力

    摘要： 由于中继的半双工约束，协作通信存在复用损失和频谱效率低下的问题。为提高复用增益，研究者提出了允许源节点与中继并发传输的连续中继方案。然而，严重的中继间干扰成为关键挑战。本文提出一种信道感知连续中继协议（简称CAO-SIR），通过精心调整中继传输顺序与速率，能彻底消除中继间干扰。该协议优先调度与源节点链路质量较差的中继转发消息，并根据源-中继及中继-目的链路质量自适应调整数据速率。通过这种方式，每个中继可解码前序中继的目标消息，并以等同于判决反馈均衡器（DFE）的低复杂度消除这些中继干扰。为进一步优化分析CAO-SIR，我们建立了其等效并行中继信道模型，在此基础上提出自适应中继选择与功率分配方案。采用M个半双工中继时，CAO-SIR可实现分集-复用权衡（DMT）值为1?M+2（其中r分别表示分集增益与复用增益）。当M较大时，其DMT渐进逼近(M+1)×1 MISO系统或M个全双工中继实现的DMT上界。

    关键词： 分集-复用权衡、速率自适应、逐级中继、中继选择、干扰消除、功率分配、注水算法、机会通信、中继排序

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2018第四届IEEE新兴电子国际会议(ICEE) - 印度班加罗尔(2018.12.17-2018.12.19)] 2018第四届IEEE新兴电子国际会议(ICEE) - 优化P3HT/P3HT:PCBM中间层有机太阳能电池的器件效率：退火依赖性研究

    摘要： 我们研究单向多天线中继网络中的鲁棒波束成形设计与功率分配问题：多天线源节点通过解码转发（DF）中继与多天线目的节点通信，同时存在多个单天线窃听者。窃听者仅能截获第二跳中继到目的节点的信息流。在全局信道状态信息（CSI）不完美的条件下，我们的目标是最大化最差情况下的保密速率。为此，我们提出了针对最差情况保密速率最大化的联合波束成形与功率分配设计方案。然而该方案因CSI不完美而构成包含无限约束的非凸问题。为提升问题可解性，我们通过半定松弛、连续凸逼近和S过程技术将其转化为多个可处理的半定规划问题，并提出迭代算法进行求解。此外，研究表明该算法同样适用于仅窃听者CSI不完美的高斯窃听信道模型。仿真结果验证了所提算法的有效性。

    关键词： 安全性、鲁棒波束成形、协作网络、功率分配

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2019年IEEE智利电气、电子工程、信息与通信技术会议(CHILECON) - 智利瓦尔帕莱索(2019.11.13-2019.11.27)] 2019年IEEE智利电气、电子工程、信息与通信技术会议(CHILECON) - 基于可持续性的智利光伏与聚光太阳能发电比较研究

    摘要： 本文研究配备大规模天线阵列系统的单小区基站在考虑不可忽略的发射电路功耗时的下行链路传输。当基站总发射功率受限时，激活所有射频链路并不总能实现最大和速率。本文针对共轭波束成形或迫零波束成形等低复杂度线性预编码器，建立了和速率最大化问题模型。首先通过假设任意天线选择对该问题进行松弛处理，在此情况下，我们分别推导出在最优功率分配或用户等接收功率约束条件下，使和速率最大化的最优激活射频链路数量的解析解。同时，当用户需要满足最低接收信干噪比要求时，提出了相应的用户调度算法，设计了两种迭代式用户调度算法——第一种在公平性方面表现高效，第二种可实现最优性能。随后研究了天线选择问题，提出能提升瞬时和速率效率的迭代式天线选择算法。仿真结果验证了理论分析的正确性，并表明所提算法相比任意选择和最优暴力搜索天线选择方案具有更优的效率。

    关键词： 电路功耗、大规模多输入多输出、功率分配、用户调度、天线选择

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [2017年IEEE第17届国际通信技术会议(ICCT) - 成都(2017.10.27-2017.10.30)] 2017年IEEE第17届国际通信技术会议(ICCT) - 分布式MIMO雷达系统中多目标定位的功率分配

    摘要： 为提高多任务模型下MIMO雷达系统的资源利用率，本文提出一种多目标定位的功率分配算法。采用克拉美罗界（CRB）作为定位估计的度量指标，以最小发射功率预算作为代价函数。在满足不同定位均方误差（MSE）要求的前提下，建立功率分配模型，并通过序列参数凸逼近（SPCA）算法求解相应优化问题。仿真结果表明：在不同系统布局和目标雷达散射截面（RCS）条件下，相较于均匀分配方案，所提算法能以更低的功率预算显著提升资源利用率。

    关键词： 功率分配，分布式MIMO雷达，目标定位

    更新于2025-09-23 05:35:27

  • 具有有限字母输入的NOMA VLC下行链路能效收发器设计

    摘要： 非正交多址接入（NOMA）被视为可见光通信（VLC）系统中提升性能的一项有前景技术。为提高系统能效，我们针对NOMA VLC系统开展收发机设计。基于有限字母表输入，我们为该系统开发了最优功率分配方案，并提出了一种信号检测的联合检测与解码（JDD）算法。综合仿真结果表明，所提出的NOMA策略相比时分多址接入（TDMA）方案能实现显著的性能增益，且设计的JDD算法在NOMA中优于传统的连续干扰消除（SIC）算法。

    关键词： 可见光通信（VLC）、有限字母表输入、联合检测与解码（JDD）、功率分配、非正交多址接入（NOMA）

    更新于2025-09-23 16:38:47

  • [IEEE 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring） - 意大利罗马（2019.6.17-2019.6.20）] 2019年光子学与电磁学研究春季研讨会（PIERS-Spring） - 利用叉指耦合线馈电结构的紧凑型三频微带带通滤波器

    摘要： 本文研究了多用户多小区大规模多输入多输出网络中以系统能效（SEE）最大化为目标的联合导频分配与资源分配问题。我们在能效最大化问题中明确考虑了信道估计阶段的导频污染效应，该问题旨在优化功率分配、激活天线数量及导频分配方案。为解决该能效最大化问题，我们将其转化为减法形式以便更高效求解。具体而言，我们开发了一种迭代算法：先在每次迭代中优化功率分配和天线数量，再依次进行导频分配优化。针对第一个子问题，采用连续凸逼近（SCA）技术将其转化为可解的凸优化问题；同时基于匈牙利方法提出新型低复杂度迭代算法求解导频分配子问题。我们还阐述了该解决方案对和速率（SR）最大化问题的适用性。除算法设计外，本文还刻画了能效与和速率最大化问题的最优结构特征。数值实验验证了所提算法的收敛性、不同参数对和速率与能效的影响，以及相较于传统设计方案的显著性能提升。

    关键词： 能效、多小区、大规模MIMO、功率分配、导频污染、导频分配

    更新于2025-09-19 17:13:59