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硬件损伤下IRS辅助的SWIPT系统安全波束成形设计

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小型微型计算机系统 2024年第7期45卷 1741-1748页

作者：董洋帆李陶深葛志辉广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 南宁学院信息工程学院南宁530200

为了提高无线携能通信(Simultaneous Wireless nformation and Power Transfer,SWIPT)通信系统的安全性,同时克服系统收发机硬件损伤(Hardware Impairments,HIs)的影响,提出一种硬件损伤下的智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)辅助的SWIPT系统安全波束成形设计方法.考虑能量接收设备为潜在的窃听者,在基站最大发射功率、最小接收能量和IRS相移约束下,通过联合优化基站波束赋形矢量、人工噪声矢量和IRS的相移矩阵,构建系统安全速率最大化问题.针对该优化问题是非凸的,且优化变量是耦合的,提出一种基于交替优化和半正定松弛的有效算法来次优地解决该问题.仿真结果表明,本文所提算法能够在保障能量需求的同时,提升系统的安全性和抗硬件损伤能力.

关键词：硬件损伤智能反射面无线携能通信安全波束成形安全速率

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融合自我知识蒸馏和卷积压缩的轻量化人体姿态估计方法

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小型微型计算机系统 2024年第2期45卷 461-469页

作者：闫忠心白琳李陶深广西大学计算机与电子信息学院南宁530004

为追求更准确的关键点检测结果,现有许多有关人体姿态估计研究多采用复杂的深度网络架构构建模型,忽略了模型的实际部署成本,导致模型在资源受限的边缘设备上很难实际部署,缺乏实用性.为了解决上述问题,本文设计了一种融合自我知识蒸馏... 详细信息

为追求更准确的关键点检测结果,现有许多有关人体姿态估计研究多采用复杂的深度网络架构构建模型,忽略了模型的实际部署成本,导致模型在资源受限的边缘设备上很难实际部署,缺乏实用性.为了解决上述问题,本文设计了一种融合自我知识蒸馏和卷积压缩的轻量化人体姿态估计模型.该模型首先使用改进的EfficientNet网络构建一个编码器,提取图像的多尺度特征;其次,基于深度可分离转置卷积,设计一种轻量化上采样解码器,估计人体姿态;最后,采用轻量化多尺度双向融合与知识自我蒸馏方法,进一步提高人体姿态估计的准确性.在COCO和MPII标准数据集上进行了广泛的定性、定量和消融实验,实验结果表明所提出的模型不仅能获得准确的人体姿态估计,而且能显著降低模型的计算复杂性.

关键词：深度学习人体姿态估计自我知识蒸馏卷积压缩

基于5G毫米波协作通信的小单元无线能量信标优化部署策略

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广西科学 2024年第2期31卷 302-310页

作者：卢明妤李陶深吕品广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 南宁学院信息工程学院广西南宁530200 广西医科大学基础医学院广西南宁530021

为实现第五代移动通信(5G)无线网络中高频谱效率与低能耗的绿色通信目的,本文研究了基于毫米波(mmWave)协作通信小单元下无线能量信标(Power Beacons,PB)的优化部署策略。该策略构建了一个高低频混合组网的能量受限型用户设备(User Equi... 详细信息

为实现第五代移动通信(5G)无线网络中高频谱效率与低能耗的绿色通信目的,本文研究了基于毫米波(mmWave)协作通信小单元下无线能量信标(Power Beacons,PB)的优化部署策略。该策略构建了一个高低频混合组网的能量受限型用户设备(User Equipment Devices,UE)毫米波协作通信的小单元网络模型,通过设计一个“需求-选择-建链”模式的新型建链协议,将通信毫米波定向传输技术应用于该建链过程中。在此模型基础上,以提高边缘系统频谱效率和能量收集覆盖率为目标,通过最小化固定充电的能量信标数量,在实现系统能耗最小化问题基础上保证系统的正常运行。针对该最优化问题是一个混合整数规划的多项式复杂程度的非确定性(Non-deterministic Polynomial Hard,NP-难)问题,设计一个具有常数因子的贪心算法近似求解优化问题。理论分析证明了该算法的可行性。仿真结果表明,本研究提出的优化部署策略能有效优化能量信标部署,在同等覆盖率与区域频谱效率增益下能耗最低。

关键词：无线携能通信移动边缘计算设备间通信任务卸载功率分配

无线携能通信下mmWave协作通信小单元的能效最优策略

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计算机工程与科学 2024年第4期46卷 626-634页

作者：卢明妤李陶深吕品广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 南宁学院信息工程学院广西南宁530200 广西医科大学基础医学院广西南宁530021

针对无线携能通信(SWIPT)网络中的能量与信息同时传输阶段的优化问题,以最大化链路能量效率为目标,提出一种SWIPT下mmWave协作通信小单元的能效最优策略。该策略在最小链路传输速率和最小收集能量的联合约束下,在能量受限型用户设备的... 详细信息

针对无线携能通信(SWIPT)网络中的能量与信息同时传输阶段的优化问题,以最大化链路能量效率为目标,提出一种SWIPT下mmWave协作通信小单元的能效最优策略。该策略在最小链路传输速率和最小收集能量的联合约束下,在能量受限型用户设备的接收端采用功率分流工作模式,通过优化发射功率控制和功率分流因子,最大化系统链路能量效率。针对原问题是一个非凸的分式规划问题,具有NP难性质,采用Dinkelbach方法将目标函数转化为易于求解的凸优化问题,并设计一个交叉迭代的算法求出最优解。仿真实验结果表明,提出的策略在优化系统能量效率性能上要优于传统功率控制方法和最大发射功率法。

关键词：无线携能通信毫米波协作通信能量效率优化部署能量收集功率分流

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局部观测的车辆边缘计算在线服务迁移决策

广西大学学报（自然科学版） 2024年第3期49卷 575-584页

作者：陈钟礼陈积常李陶深吕品广西大学计算机与电子信息学院广西南宁530004 南宁学院信息工程学院广西南宁530299

针对多用户、全局信息缺失的复杂车辆边缘计算场景,提出了一种基于多智能体强化学习的车辆边缘计算服务迁移策略,使车辆在仅获得部分观察的情况下仍能进行不完整系统信息学习并进行分布式在线迁移决策。该策略使用Gumbel-Softmax采样改... 详细信息

针对多用户、全局信息缺失的复杂车辆边缘计算场景,提出了一种基于多智能体强化学习的车辆边缘计算服务迁移策略,使车辆在仅获得部分观察的情况下仍能进行不完整系统信息学习并进行分布式在线迁移决策。该策略使用Gumbel-Softmax采样改进的多智能体深度确定性策略梯度算法实现,用户间通过协作和竞争来达到共同的目标,从而使系统更加灵活,提高系统的整体收益和稳定性。真实数据集的仿真实验结果表明,该策略收敛速度快,在不同用户数量和任务到达率场景下均表现出较好的性能,鲁棒性和稳定性优于其他对比策略。

关键词：车辆边缘计算多智能体强化学习在线服务迁移决策

面向多用户的移动边缘计算任务分级处理卸载机制

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北京邮电大学学报 2023年第5期46卷 72-79页

作者：张泽维李陶深许钧智广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 南宁学院中国-东盟综合交通国际联合实验室南宁530200

在信道资源受限情况下,最小化卸载过程中的时延和能耗是改善基于无线携能通信的多用户移动边缘计算(MEC)网络卸载性能的关键因素之一。通过规划计算任务的卸载比重和链路传输过程中的信道分配,提出一种多任务分级处理机制(MHPM),以实现... 详细信息

在信道资源受限情况下,最小化卸载过程中的时延和能耗是改善基于无线携能通信的多用户移动边缘计算(MEC)网络卸载性能的关键因素之一。通过规划计算任务的卸载比重和链路传输过程中的信道分配,提出一种多任务分级处理机制(MHPM),以实现计算卸载过程中信道资源的合理调度。同时,根据移动终端设备在MEC卸载过程中的平均时间消耗和能量消耗,构建了约束多目标优化问题的数学模型,并结合MHPM和约束非主导的排序遗传算法Ⅱ求解该模型,从而实现了设备时延与能耗之间的有效均衡。仿真实验结果表明,采用MHPM可以降低设备在卸载过程中的平均时间消耗和能量消耗,而利用约束多目标优化算法可以得到目标函数的最优解。

关键词：无线携能通信移动边缘计算计算卸载多任务分级处理机制约束多目标优化

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自能量回收的全双工无人机中继资源分配

小型微型计算机系统 2023年

作者：许钧智李陶深葛志辉南宁学院信息工程学院广西大学计算机与电子信息学院

针对多用户场景中无人机中继在能量受限时工作性能下降，常规优化算法未能权衡能量收集与信息解码的问题，设计一种基于无线携能通信技术的全双工自能量回收无人机中继系统，提出一种以最大化系统吞吐量为目标，联合优化时隙调度、中继... 详细信息

针对多用户场景中无人机中继在能量受限时工作性能下降，常规优化算法未能权衡能量收集与信息解码的问题，设计一种基于无线携能通信技术的全双工自能量回收无人机中继系统，提出一种以最大化系统吞吐量为目标，联合优化时隙调度、中继发射功率和功率分裂比的分配算法。针对原问题是非凸问题，算法采用块坐标下降法将联合优化问题分解为三个子问题，然后通过连续凸逼近的方法求出最优用户调度、最优发射功率和最优功率分裂比，得到原问题的次优解。实验结果表明，能量受限时自回收中继系统吞吐量性能优于常规中继系统；联合优化算法能更好地权衡能量收集与信息解码，最大限度提高系统吞吐量性能。

关键词：无线携能通信全双工自能量回收功率分配无人机通信

硬件损伤下IRS辅助的SWIPT系统安全波束成形设计

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小型微型计算机系统 2023年

作者：董洋帆李陶深葛志辉南宁学院信息工程学院广西大学计算机与电子信息学院

为了提高无线携能通信（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer， SWIPT）通信系统的安全性，同时克服系统收发机硬件损伤（Hardware Impairments， HIs）的影响，提出一种硬件损伤下的智能反射面（Intelligent Reflecting Surface， IRS）辅助的SWIPT系统安全波束成形设计方法。考虑能量接收设备为潜在的窃听者，在基站最大发射功率、最小接收能量和IRS相移约束下，通过联合优化基站波束赋形矢量、人工噪声矢量和IRS的相移矩阵，构建系统安全速率最大化问题。针对该优化问题是非凸的，且优化变量是耦合的，提出一种基于交替优化和半正定松弛的有效算法来次优地解决该问题。仿真结果表明，本文所提算法能够在保障能量需求的同时，提升系统的安全性和抗硬件损伤能力。

关键词：硬件损伤智能反射面无线携能通信安全波束成形安全速率

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无线供电MEC系统的计算能效最大化策略

郑州大学学报(工学版) 2023年

作者：李陶深巩健曾续玲吕品广西大学计算机与电子信息学院南宁学院信息工程学院

为了解决无线供电移动边缘计算(MEC)系统的计算能效优化问题,提出一种基于非正交多址接入的无线供电MEC系统的资源分配策略。该策略将非线性能量收集模型应用到移动设备上,通过联合优化MEC服务器和移动设备的计算频率、执行时间、基站... 详细信息

为了解决无线供电移动边缘计算(MEC)系统的计算能效优化问题,提出一种基于非正交多址接入的无线供电MEC系统的资源分配策略。该策略将非线性能量收集模型应用到移动设备上,通过联合优化MEC服务器和移动设备的计算频率、执行时间、基站发射功率、设备发射功率、卸载时间和能量收集时间,比较充分地利用移动设备和MEC服务器的可用计算资源,提高设备的吞吐量和计算位数,进而最大限度地提升系统计算能效。将该联合优化问题转化为非凸分式规划问题,设计一种基于Dinkelbach的迭代算法来获得最优的资源分配方案。仿真实验表明:该资源分配策略所获得的系统计算能效更高,具有更好的性能增益。

关键词：无线供电移动边缘计算系统非正交多址接入计算能效能量收集资源分配计算卸载