RIS辅助无人机无线能量传输系统中的能量最小化
信号处理
2022-08-19 v1
摘要
无人机(UAV)使能的无线能量传输(WPT)系统在覆盖范围和部署灵活性方面具有显著优势，但由于机载能量有限而存在续航限制。本文提出利用可重构智能表面(RIS)来提升带有多个地面传感器的无人机使能 WPT 系统的能量效率。具体而言，在满足各传感器能量需求的同时，最小化无人机的能量总消耗。首先，我们考虑一种飞-悬停-广播(FHB)协议，其中无人机仅在若干悬停位置辐射射频(RF)信号。将能量最小化问题建模为联合优化无人机轨迹、悬停时间以及 RIS 反射系数。为解决这一复杂的非凸问题，我们提出一种高效算法。具体地，采用逐次凸近似(SCA)框架联合优化无人机轨迹与悬停时间，其中给出一种极大化所有传感器最小充电能量的极小极大化(MM)算法来更新反射系数。随后，我们研究 RF 信号在飞行过程中持续辐射的一般场景，旨在通过联合优化无人机轨迹、飞行时间与 RIS 反射系数来最小化无人机总能耗。通过采用路径离散化(PD)协议，将该优化问题表述为具有有限数量变量的形式，并求得这一更具挑战性问题的优质解。最后，仿真结果证明了所提算法的有效性以及 RIS 在节能方面的益处。
引用
@article{arxiv.2208.08639,
title = {Energy Minimization in RIS-Assisted UAV-Enabled Wireless Power Transfer Systems},
author = {Hong Ren and Zhenkun Zhang and Zhangjie Peng and Li Li and Cunhua Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.08639},
year = {2022}
}
备注
Accepted by IEEE Internet of Things Journal. Keywords: Reconfigurable Intelligent Surface (RIS), unmanned aerial vehicle (UAV), wireless power transfer (WPT), minorization-maximization (MM)