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反向散射通信技术的研究与发展

电信科学 2024年第1期40卷 1-23页

作者：叶迎晖徐瑞田雨佳卢光跃西安邮电大学陕西省信息通信网络及安全重点实验室陕西西安710121

反向散射通信作为物联网部署的重要技术手段,其主要思想是利用入射信号进行低功耗被动通信和能量收集,以期实现物联网节点的能源自持。为了加深对该技术的认识并推动相关领域的发展,对现有研究展开综述并对未来发展进行展望。首先,阐述... 详细信息

反向散射通信作为物联网部署的重要技术手段,其主要思想是利用入射信号进行低功耗被动通信和能量收集,以期实现物联网节点的能源自持。为了加深对该技术的认识并推动相关领域的发展,对现有研究展开综述并对未来发展进行展望。首先,阐述了反向散射通信的基本原理及架构演进。其次,针对不同的通信架构,对已有工作进行了综述。在此基础上,给出了融主被动传输的互惠共生反向散射通信架构,并进行了初步的研究和仿真分析。最后,结合已有研究探讨了所提通信架构的未来研究方向。

关键词：物联网反向散射通信融主被动传输的互惠共生反向散射通信

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反向散射通信网络中的能量优化路由协议

计算机工程与设计 2023年第5期44卷 1281-1287页

作者：张静黄庭培李世宝中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)计算机科学与技术学院山东青岛266580

针对反向散射通信中无源节点传输范围不同,获得能量不同的问题,提出一种能量优化路由协议(EORP),实现较短路径下节点间的能量均衡。为无源节点调整转发区域,降低转发冗余;动态调整路由度量的权重,实现不同区域能量均衡性和有效性的权衡... 详细信息

针对反向散射通信中无源节点传输范围不同,获得能量不同的问题,提出一种能量优化路由协议(EORP),实现较短路径下节点间的能量均衡。为无源节点调整转发区域,降低转发冗余;动态调整路由度量的权重,实现不同区域能量均衡性和有效性的权衡;划分稳定区域,通过稳定点和备用点之间的协作进一步降低能量消耗。实验结果表明,与AODV和RCRP相比,EORP能有效地延长网络生存期,降低剩余能量方差和能量消耗,提高网络吞吐量。

关键词：反向散射通信路由协议能量均衡路由度量能量消耗网络生存期网络吞吐量

智能反射面辅助的反向散射通信信道的传播模拟

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2317-2324页

作者：余洪鑫冯菊杜伟廖成西南交通大学电磁场与微波技术研究所成都610031

为了解决引入智能反射面(IRS)后反向散射通信(BackCom)信道的传播模拟问题,该文提出一种基于抛物方程(PE)和矩量法(MoM)的高效混合数值方法。该方法将电大场景下IRS辅助信道的传播建模问题分解为电波传播与电磁散射两个子问题,分别采用P... 详细信息

为了解决引入智能反射面(IRS)后反向散射通信(BackCom)信道的传播模拟问题,该文提出一种基于抛物方程(PE)和矩量法(MoM)的高效混合数值方法。该方法将电大场景下IRS辅助信道的传播建模问题分解为电波传播与电磁散射两个子问题,分别采用PE和MoM进行求解。通过对视距和非视距场景下IRS辅助的信道进行模拟,探讨了PE-MoM混合求解技术的高效性。仿真结果表明,与MoM相比,所提算法的计算速度提升了6.46倍,计算资源消耗也下降了81%,且相对均方根误差仅为3.89%。对比结果表明所提出的PE-MoM方法能够在兼顾计算精度和计算效率的同时,实现IRS辅助的BackCom信道的传播模拟。

关键词：反向散射通信智能反射面信道建模电波传播抛物方程

无源反向散射通信系统载波频偏位置快速检测算法

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2311-2316页

作者：王公仆许亚婷许荣涛陈霞艾渤北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

近来无源反向散射通信技术作为绿色物联网的关键技术,引起了广泛的关注。在无源反向散射通信系统中,收发节点与反射节点的振荡器差异、相对运动以及环境变化,导致接收端和发送端存在载波频率偏移(CFO)。CFO对信号检测和系统性能有重要影... 详细信息

近来无源反向散射通信技术作为绿色物联网的关键技术,引起了广泛的关注。在无源反向散射通信系统中,收发节点与反射节点的振荡器差异、相对运动以及环境变化,导致接收端和发送端存在载波频率偏移(CFO)。CFO对信号检测和系统性能有重要影响,而当前多数无源反向散射通信系统研究忽略了CFO。该文设计了一种适用于频移键控调制(FSK)的CFO快速检测方法,不需要导频就能快速有效检测出CFO是否存在并找出存在的位置。首先,根据信号在CFO存在与否的不同,采用去直流后取模方法对信号进行处理,而后根据处理后的信号的特点,基于累积和(CUSUM)设计快速检测算法对载波频偏出现的位置进行检测,并对理论分析结果进行仿真验证,仿真结果表明取模检测可以有效检测出CFO出现的位置。

关键词：反向散射通信载波频偏快速检测物联网

基于不完美CSI的认知反向散射通信吞吐量最大化算法

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2325-2333页

作者：徐勇军姜思巧王公仆杨刚李东黄东重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆金美通信有限责任公司重庆400030 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731 澳门科技大学计算机科学与工程学院中国澳门999078 贵州大学现代制造技术教育部重点实验室贵阳550025

为了提高频谱传输效率和抑制信道不确定性影响,该文提出一种基于不完美信道状态信息的认知反向散射通信吞吐量最大化算法。首先,考虑主基站最大发射功率、传输时间、用户服务质量、有界信道不确定性等约束,建立了联合优化主基站波束、... 详细信息

为了提高频谱传输效率和抑制信道不确定性影响,该文提出一种基于不完美信道状态信息的认知反向散射通信吞吐量最大化算法。首先,考虑主基站最大发射功率、传输时间、用户服务质量、有界信道不确定性等约束,建立了联合优化主基站波束、传输时间、反射系数的多变量耦合的非线性鲁棒吞吐量最大化模型。其次,利用最坏准则、S-Procedure、连续凸近似和交替优化方法,将原问题转换为凸优化问题,并提出一种基于迭代的鲁棒资源分配算法。仿真结果表明,与非鲁棒算法对比,所提算法具有较好的吞吐量和鲁棒性,且中断概率减小2.39%。

关键词：认知无线电网络反向散射通信吞吐量最大化鲁棒性

无人机辅助反向散射通信计算任务卸载与资源分配

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2334-2341页

作者：李斌杨蓉蓉南京信息工程大学计算机与软件学院南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044

针对边缘计算网络中用户能量短缺问题,该文提出一种无人机(UAV)辅助的反向散射通信网络计算任务卸载和资源分配方案。首先,通过联合考虑飞行轨迹、用户的计算频率、任务卸载比例、无人机及用户的发射功率、反向散射时间分配以及主动通... 详细信息

针对边缘计算网络中用户能量短缺问题,该文提出一种无人机(UAV)辅助的反向散射通信网络计算任务卸载和资源分配方案。首先,通过联合考虑飞行轨迹、用户的计算频率、任务卸载比例、无人机及用户的发射功率、反向散射时间分配以及主动通信时间分配,构建最小化无人机总能耗优化问题。其次,利用交替优化算法,将原非凸问题分解为两个子问题,并通过连续凸逼近方法将原问题转化为凸问题进行求解。仿真结果表明,所提算法使得无人机能耗显著减少,且具有良好的收敛性。

关键词：反向散射通信无人机移动边缘计算无线供能通信网络计算卸载

无人机辅助的非正交多址反向散射通信系统max-min速率优化算法

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电子与信息学报 2023年第7期45卷 2358-2365页

作者：王正强胡扬樊自甫万晓榆徐勇军多滨重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 成都理工大学计算机与网络安全学院成都610059

无人机(UAV)、非正交多址(NOMA)和反向散射通信(BC)相结合,可以满足热点地区高容量需求,提高通信质量。该文提出一种无人机辅助的NOMA反向散射通信系统最小速率最大化资源分配算法。考虑无人机发射功率、能量收集、反射系数、传输速率... 详细信息

无人机(UAV)、非正交多址(NOMA)和反向散射通信(BC)相结合,可以满足热点地区高容量需求,提高通信质量。该文提出一种无人机辅助的NOMA反向散射通信系统最小速率最大化资源分配算法。考虑无人机发射功率、能量收集、反射系数、传输速率以及连续干扰消除(SIC)解码顺序约束,建立基于系统最小速率最大化的资源分配模型。首先利用块坐标下降将原问题分解为无人机发射功率优化、反射系数优化和无人机位置与SIC解码顺序联合优化3个子问题,然后使用反证法给出无人机最优发射功率,再用变量替换法和连续凸逼近将剩余子问题进一步转化为凸优化问题进行求解。仿真结果表明,所提算法在系统和速率与用户公平性之间具有较好折中。

关键词：反向散射通信无人机非正交多址资源分配

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反向散射通信网络资源分配综述

物联网学报 2021年第3期5卷 56-69页

作者：徐勇军杨浩克叶迎晖陈前斌卢光跃重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 西安邮电大学陕西省信息通信网络及安全重点实验室陕西西安710121

随着物联网技术的发展,无线网络呈现出大规模用户接入、高功耗、高吞吐量需求等特点。为了满足传输和降低能耗的需求,反向散射通信技术被认为是解决上述问题最有效的方案之一。面对复杂的网络场景,提高网络的频谱效率、系统容量以及节... 详细信息

随着物联网技术的发展,无线网络呈现出大规模用户接入、高功耗、高吞吐量需求等特点。为了满足传输和降低能耗的需求,反向散射通信技术被认为是解决上述问题最有效的方案之一。面对复杂的网络场景,提高网络的频谱效率、系统容量以及节点的能量管理,成为了当前反向散射通信资源分配领域亟待解决的问题。针对该问题,着重对反向散射通信网络资源分配算法进行了综述。首先,介绍了反向散射通信的基本概念,并对不同的反向散射通信网络架构进行了分析;然后,根据不同的网络类型、优化目标以及天线数量,对反向散射通信网络的资源分配算法进行了阐述;最后,对反向散射通信网络资源分配问题所面临的挑战以及未来的研究趋势进行了展望。

关键词：无线通信反向散射通信频谱效率资源分配

反向散射通信辅助的认知无线能量通信网络的时间分配研究

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信号处理 2018年第1期34卷 98-106页

作者：谢天怡吕斌杨真真南京邮电大学"宽带无线通信与传感网技术"教育部重点实验室江苏南京210003

为了改善次发射机的性能,本文在衬底式(Underlay)认知无线能量通信网络(Cognitive Wireless Powered Communication Networks,CWPCNs)中提出了一种新的网络模型,该网络含有一个主发射机和两个由次发射机和次接收机组成的次用户对。次发... 详细信息

为了改善次发射机的性能,本文在衬底式(Underlay)认知无线能量通信网络(Cognitive Wireless Powered Communication Networks,CWPCNs)中提出了一种新的网络模型,该网络含有一个主发射机和两个由次发射机和次接收机组成的次用户对。次发射机可工作在反向散射通信(Backscatter Communication,Back Com)和收集再传输(Harvest-then-transmit,HTT)两种协议下。针对提高次网络的系统容量,根据收集的能量是否可以驱动次发射机工作,本文考虑了三种场景并针对每种场景设计了最优的时间分配方案。仿真结果表明,相比于单独利用BackCom或HTT协议以及协作式CWPCN,本文提出的新方法性能更佳。

关键词：认知无线能量通信网络反向散射通信收集再传输协议时间分配