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无线信息与能量同时传输的鲁棒协作中继波束形成优化设计 None

Lu-lu ZHAO, Xing-long JIANG, Li-min LI, Guo-qiang ZENG, Hui-jie LIU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第11期页码 1432-1443 doi: 10.1631/FITEE.1601268

摘要：研究了应用于无线信息与能量同时传输的协作中继波束形成设计。基于中继节点拥有理想信道状态信息的假设，提出一种非鲁棒波束形成设计。实际中信道状态信息误差通常不可避免，为此，提出一种鲁棒波束形成设计。采用二分法和半定松弛法解决非鲁棒和鲁棒波束形成设计的非凸优化问题。由于半定松弛法的解不总是秩一的，提出一种迭代次梯度法求秩一解。仿真结果表明，在非理想信道状态信息下，所提鲁棒波束形成设计性能优于非鲁棒设计。

关键词：无线信息与能量同时传输；信道状态信息；鲁棒波束形成；半定松弛；迭代次梯度

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Joint cooperative beamforming and artificial noise design for secure AF relay networks with energy-harvesting eavesdroppers Article

He-hao NIU, Bang-ning ZHANG, Dao-xing GUO, Yu-zhen HUANG, Ming-yue LU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第6期页码 850-862 doi: 10.1631/FITEE.1601832

摘要：研究AF中继网络同时信息与能量传输的物理层安全技术，提出利用鲁棒协作波束成形和人工噪声提升系统的安全和能量传输性能。将能量接收机视作潜在窃听者，在中继功率及能量采集门限约束下，提出最大化源节点与合法接收机之间的最差安全速率优化问题。为求解该非凸问题，提出了双层优化方法，其中包括一维搜索与半正定松弛。证明了该半正定松弛为紧松弛。仿真结果表明本文算法比其他方案有更好的安全速率性能。

关键词：同时无线信息与能量传输；物理层安全；中继网络；协作波束成形；人工噪声

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双向中继传输中基于半定松弛的非相干检测 Regular Papers-Research Articles

Chan-fei WANG, Ji-ai HE, Wei-fang WANG, Ya-mei XU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2019年第20卷第9期页码 1259-1265 doi: 10.1631/FITEE.1800096

摘要：提出一种双向中继传输广播阶段高性能非相干传输方案，即不需要信道估计的多符号差分检测算法。在下行阶段首次引入基于广义似然比检验的多符号差分检测（GLRT-MSDD）。进一步转换GLRT-MSDD，得到基于半定松弛的多符号差分检测（SDR-MSDD），此转化过程降低了算法实现的复杂度。性能分析和仿真结果表明，在双向中继传输中，所提SDR-MSDD方法以合理复杂度得到接近于GLRT-MSDD方法的误码性能。

关键词：多符号差分检测；广义似然比检验；半定松弛；双向中继传输

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具有环形接收区域的微波无线能量传输发射天线口径场分布设计方法 Article

李勋, 段宝岩, 张逸群, 郭永新

《工程（英文）》 2023年第30卷第11期页码 63-74 doi: 10.1016/j.eng.2023.07.016

摘要：

本文提出了一种具有环形接收区域的微波无线能量传输发射天线口径场分布设计方法。该设计的目标是最大化辐射到环形接收区域上的微波功率与总传输功率的比值。通过将口径场幅度分布表示为一组特殊级数的求和，可将该最优设计问题简化为寻找两个实二次型的最大比值。

关键词：微波无线能量传输波束收集效率环形波束环形接收区域灰狼算法 Nelder-Mead单纯形法

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光无线能量传输技术综述 Review

Syed Agha Hassnain MOHSAN1, Haoze QIAN2, Hussain AMJAD3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2023年第24卷第6期页码 767-800 doi: 10.1631/FITEE.2100443

摘要：近几十年来，开创性的光无线能量传输（OWPT）技术在学术界和业内专家中都得到广泛关注。通过激光二极管（LDs）对操作设备或电池远程供电有很多优点。远程LDs可以消除额外携带电池的负担，同时可以通过减少电池更换与充电的时间来节省任务时间。然而激光能量传输（LPT）除了具有吸引人的优点外，因其传输效率低，仍然是一项具有挑战性的任务。本文概述了几种OWPT技术，包括光波束赋形、分布式激光充电（DLC）、自适应分布式激光充电（ADLC）、同步无线信息与功率传输（SLIPT）、物对物（T2T）OWPT和高强度激光能量束（HILPB），还论述了

关键词：无线能量传输；光无线能量传输；分布式激光充电；激光二极管；太阳能电池

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用于长期自主机器人的新型鲁棒同时定位与建图方法 Research Articles

魏伟1,朱晓蕊1,2,王毅1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第2期页码 234-245 doi: 10.1631/FITEE.2000358

摘要：自主移动机器人的基本任务是同时定位与建图（SLAM）。此外，长期鲁棒性是 SLAM的一个重要属性。本文提出一种新颖的鲁棒视觉惯性激光雷达(LiDaR)导航(VILN)SLAM系统，包括立体视觉-惯性LiDaR里程计和视觉-LiDaR闭环。大量实验结果表明，与最先进的SLAM系统相比，VILN SLAM系统在各种场景下的鲁棒性都有了很大提高。

关键词：同时定位与建图（SLAM）；长期；鲁棒性；激光雷达（LiDaR）；视觉惯性激光雷达导航（VILN）

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无线能量传输回复式反射波束成形中多个移动目标导频信号的区分研究 Article

Xin Wang, Long Li, Tie Jun Cui, Mingyu Lu

《工程（英文）》 2023年第30卷第11期页码 55-62 doi: 10.1016/j.eng.2023.08.010

摘要：

An experimental study is conducted on several retro-reflective beamforming schemes for wireless power transmission to multiple wireless power receivers (referred to herein as "targets"). The experimental results demonstrate that, when multiple targets broadcast continuous-wave pilot signals at respective frequencies, a retro-reflective wireless power transmitter is capable of generating multiple wireless power beams aiming at the respective targets as long as the multiple pilot signals are explicitly separated from one another by the wireless power transmitter. However, various practical complications are identified when the pilot signals of multiple targets are not appropriately differentiated from each other by the wireless power transmitter. Specifically, when multiple pilot signals are considered to be carried by the same frequency, the wireless power transmission performance becomes heavily dependent on the interaction among the pilot signals, which is highly undesirable in practice. In conclusion, it is essential for a retro-reflective wireless power transmitter to explicitly discriminate multiple targets' pilot signals among each other.

关键词： Wireless power transmission Microwave antenna array Retro-reflective beamforming Pilot signal Multiple access

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微型罗特曼透镜在无线通信中的应用 Research Articles

Bao-hua SUN, Qiu-yan LIANG, Gao-nan ZHOU

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第1期页码 144-158 doi: 10.1631/FITEE.1900501

摘要：罗特曼透镜是一种具有实时延迟特性、多波束性能和宽带等优点的波束成形网络，在当今无线通信系统中得到广泛应用。然而，在无线通信系统中，传统罗特曼透镜尺寸相当大，可能会影响其与基站天线的集成。介绍3种微型化罗特曼透镜技术（切比雪夫阻抗变换器、功率分配器和带能量分配槽的截断端口）设计透镜，减小端口尺寸，从而减小罗特曼透镜所占总面积。仿真和测量结果表明，该方法可实现透镜主体与馈线之间良好的阻抗匹配。利用该带能量分配槽的截断端口，可大大减小罗特曼透镜尺寸，同时不降低透镜性能或增加生产成本。此外，研究了该微型罗特曼透镜在无线通信系统中两种可能的应用。罗特曼透镜不仅可沿阵列端口提供多个相位差信号实现多波束，还可生成平顶辐射等高性能成形波束。

关键词：罗特曼透镜；微型化；多波束；波束形成器；无线通信

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一种新型多样野值鲁棒卡尔曼滤波器 Research Articles

黄玉龙,柏明明,张勇刚

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第3期页码 422-437 doi: 10.1631/FITEE.2000642

摘要：针对线性离散随机系统，提出一种新型多样野值鲁棒卡尔曼滤波器（MORKF）。首先提出一种新的多重统计相似度来衡量两个随机向量各维度之间的相似性。MORKF保证了迭代在弱约束下的收敛性，且本文从理论上分析了近似误差的有界性。给出了相似函数的选择策略，并与现有鲁棒方法进行比较。仿真结果验证了该滤波器的优越性。

关键词：卡尔曼滤波；多重统计相似度量；多样野值；定点迭代；状态估计

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基于非完美信道状态的下行OFDMA系统中优化物理层安全问题的资源分配算法研究 None

Wei YANG, Jing MAO, Chen CHEN, Xiang CHENG, Liu-qing YANG, Hai-ge XIANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第3期页码 398-408 doi: 10.1631/FITEE.1700026

摘要：假设系统中存在多名合法用户和一名采取“被动窃听”方式的非法入侵者，同时考虑基站端收到合法用户和窃听者的信道状态信息均含有误差。讨论了3种非完美信道状态信息情况，分别是：（1）信道信息存在估计误差；（2）信道信息反馈存在时延，需要通过预测估计当前信道状态；（3）反馈信道容量受限，导致量化误差，运用率失真理论可以推导出反馈信道容量的下界

关键词：资源分配；正交频分多址（OFDMA）；非完美信道状态信息；物理层安全

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泛能网——信息与能量耦合的能源互联网

甘中学,朱晓军,王成,陈岳

《中国工程科学》 2015年第17卷第9期页码 98-104

摘要：泛能网以系统能效理论为基础，形成能源网、物联网和互联网构成的三层立体网络，利用信息与能量的耦合和协同，因地制宜，充分发挥多品位能源的潜力，解决可再生能源融合带来的稳定性问题、供能用能一体化带来的动态匹配问题，并实现了基于信息与能量耦合的协同优化控制，成为一种具有代表性的新型能源互联网。

关键词：泛能网；信息和能量耦合；能源互联网；系统能效；有序化

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微波无线能量收集技术——统一模型、自动化整流天线设计及前沿技术 Review

Si-Ping Gao, Jun-Hui Ou, Xiuyin Zhang, Yongxin Guo

《工程（英文）》 2023年第30卷第11期页码 32-48 doi: 10.1016/j.eng.2023.05.019

摘要：

While sufficient review articles exist on inductive short-range wireless power transfer (WPT), long-haul microwave WPT (MWPT) for solar power satellites, and ambient microwave wireless energy harvesting (MWEH) in urban areas, few studies focus on the fundamental modeling and related design automation of receiver systems. This article reviews the development of MWPT and MWEH receivers, with a focus on rectenna design automation. A novel rectifier model capable of accurately modeling the rectification process under both high and low input power is presented. The model reveals the theoretical boundary of radio frequency-to-direct current (dc) power conversion efficiency and, most importantly, enables an automated system design. The automated rectenna design flow is sequential, with the minimal engagement of iterative optimization. It covers the design automation of every module (i.e., rectifiers, matching circuits, antennae, and dc–dc converters). Scaling-up of the technique to large rectenna arrays is also possible, where the challenges in array partitioning and power combining are briefly discussed. In addition, several cutting-edge rectenna techniques for MWPT and MWEH are reviewed, including the dynamic range extension technique, the harmonics-based retro-directive technique, and the simultaneous wireless information and power transfer technique, which can be good complements to the presented automated design methodology.

关键词：微波无线能量传输微波无线能量收集统一整流器模型自动化整流天线设计新兴整流天线技术

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基于互信息的水下无线传感器网络目标跟踪与加权融合 None

Duo ZHANG, Mei-qin LIU, Sen-lin ZHANG, Zhen FAN, Qun-fei ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2018年第19卷第4期页码 544-556 doi: 10.1631/FITEE.1601695

摘要：水下无线传感器网络为水下目标跟踪问题提供了可靠有效支持，但水下网络能量和带宽资源有限，只能选择一部分节点参与跟踪任务。针对水下目标跟踪中的加权融合问题，首先通过计算量测与目标状态之间的互信息，利用互信息衡量融合权重；其次利用互信息融合权重设计一种新的多传感器加权粒子滤波算法，利用克拉美罗（Cramer-Rao）下界设计节点选择方案仿真结果表明，通过选择合适融合权值，目标状态估计精度显著提高。

关键词：目标跟踪；加权融合；互信息；节点选择；水下无线传感器网络

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一般四元数函数梯度的定义、特性及在信号处理领域的应用

Meng-di Jiang, Yi Li, Wei Liu,w.liu@sheffield.ac.uk

《信息与电子工程前沿（英文）》 2016年第17卷第2期页码 83-95 doi: 10.1631/FITEE.1500334

摘要：然而，制约其进一步应用的一个瓶颈就是对一般四元数函数的梯度的定义及特性还缺乏清晰并有说服力的描述。本文就试图对这一问题进行探索。创新点：在信号处理中，虽然很多优化函数的值都是实数，但在进行优化时，尤其是在非线性信号处理中，经常会遇到对取值为四元数的四元数函数求梯度。不同于以往只适用于实数值四元数函数梯度的定义，本文第一次就一般四元数函数的梯度给出了一个自洽的定义，并对其特性进行了详细的研究和描述。基于以上研究，本文对四元数值的最小均方(LMS)自适应算法，以及一个有代表性的非线性自适应算法进行了推导，并以矢量传感器阵列波束形成为例进行了计算机模拟。

关键词：四元数；梯度；信号处理；最小均方算法；非线性自适应滤波；波束形成

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基于智能反射面辅助云无线接入网的波束成形和前传压缩设计 Research Article

张昱1,2,武学璐1,彭宏1,钟财军3,陈晓明3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第1期页码 31-46 doi: 10.1631/FITEE.2100307

摘要：得益于现在的中央信息处理和资源管理能力，对于智简化的第六代（6G）无线网络，云无线接入网（C-RAN）是一种很有前景的网络结构。然而，为了进一步增强云无线接入网的容量和覆盖范围，需要部署更多的无线射频拉远头（RRH）以及高保真、低延迟的前传链路，这会导致较高的实施成本。具体来说，我们考虑多天线用户通过多天线射频拉远头与基带单元（BBU）池上行通信，并且在用户和射频拉远头之间部署多个智能反射面。研究了在前传链路容量受约束情况下，对用户的发送波束成形、智能发射面的被动波束成形和前传压缩噪声的协方差矩阵进行联合优化，以在点对点或者Wyner-Ziv编码压缩下最大化上行总速率。通过利用Arimoto-Blahut算法和半正定松弛（SDR），提出一种连续凸近似方法解决上述非凸问题，并提供两种分别对应于点对点压缩和Wyner-Ziv编码的迭代算法。

关键词：云无线接入网；智能反射面；传输波束成形；前传压缩