面向大规模射频无线能量传输的无CSI旋转天线波束成形

射频（RF）无线能量传输（WET）是一项关键技术，有望为未来大规模低能耗物联网（IoT）网络无缝供能。为实现高效的大规模WET，文献中近期提出了信道状态信息（CSI）受限/免的多天线发射方案。其思想是降低或免除能量收集（EH）物联网节点参与大规模耗时耗力的CSI训练所需付出的能量代价，同时仍获得一定的发射空间增益。本文更进一步，提出了一种新颖的无CSI旋转天线波束成形（RAB）WET方案，在配备均匀线性阵列（ULA）的功率信标（PB）为周围大量EH物联网设备供分的场景中，其性能优于所有最先进的无CSI方案。RAB使用精心设计的无CSI波束成形器，结合PB处ULA的连续或周期性旋转，提供随$0.85\sqrt{M}$缩放的平均EH增益，其中$M$为PB天线单元数。此外，提出了一种旋转特定的功率控制机制，以i)在设备位置信息可用时公平优化WET过程，和/或ii)避免比吸收率（SAR）方面对人体健康的危害。我们表明，RAB性能甚至迅速接近（或在EH设备数量足够多、或使用所提功率控制的场景中超越）传统基于全CSI的发射方案，并且它对SAR约束也不那么敏感。最后，我们讨论了与RAB相关的重要实践问题，例如与其他无CSI WET方案相比其在非视距条件下的鲁棒性，以及其在PB采用ULA以外拓扑场景中的可推广性。