在蜂窝网络中实现无线能量传输：架构、建模与部署
信息论
2012-07-25 v1 math.IT
摘要
微波能量传输 (MPT) 通过微波辐射将能量从称为功率信标 (PBs) 的基站无线传输到移动设备。这为移动设备提供了近乎无限的电池寿命，并消除了对电源线和充电器的需求。为了实现用于移动充电的 MPT，本文提出了一种新的网络架构，即在现有上行蜂窝网络上叠加随机部署的 PBs 为移动设备供电，称为混合网络。基于随机几何模型研究了在数据链路中断约束下的混合网络部署，其中单天线基站 (BSs) 和 PBs 构成独立的齐次泊松点过程 (PPPs)，单天线移动设备均匀分布在由 BSs 生成的 Voronoi 单元中。在该模型中，移动设备和 PBs 分别将其发射功率固定为 p 和 q；PB 要么各向同性地辐射（称为各向同性 MPT），要么通过波束成形将能量定向传输给目标移动设备（称为定向 MPT）。应用该模型推导了在中断约束下网络参数（包括 p、q 以及 BS/PB 密度）之间的权衡关系。首先，考虑蜂窝网络的部署。证明了只要 BS 密度与 p 的乘积遵循幂律递减（其中指数与路径损耗指数成正比），即可满足中断约束。其次，假设移动设备具有无限能量存储，考虑混合网络的部署。结果表明，对于各向同性 MPT，q、PB 密度与 BS 密度的某次幂（该幂次与路径损耗指数成正比）的乘积必须高于给定阈值，以确保 PBs 足够密集；对于定向 MPT，可获得类似结果，但上述乘积需增加阵列增益。最后，针对移动设备具有小容量能量存储的情况推导了类似结果。
引用
@article{arxiv.1207.5640,
title = {Enabling Wireless Power Transfer in Cellular Networks: Architecture, Modeling and Deployment},
author = {Kaibin Huang and Vincent K. N. Lau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1207.5640},
year = {2012}
}
备注
25 pages, 8 figures