从主动到无电池：Rydberg 原子量子接收机用于自给自足的 SWIPT-MIMO 网络
信号处理
2025-10-20 v1
摘要
本文提出一种混合式同时无线信息和能量传输 (SWIPT)-enabled 多输入多输出 (MIMO) 架构，其中基站 (BS) 使用conventional RF 发射器进行下行传输，同时使用 Rydberg 原子量子接收机 (RAQR) 接收来自受控能量仅由收获能量供给的物联网 (IoT) 设备的上行信号。为充分利用此集成，我们联合设计传输方案和功率分割策略以最大化总吞吐量，这导致一个 non-convex 的问题。为解决此挑战，我们首先推导 MRC 和 ZF 相关的上行可达率下界，以及 MRT 和 ZF 预编码相关的下行吞吐量和收获能量下界。基于这些下界，我们提出一种基于最佳单项式近似和几何编程 (GP) 的迭代算法来求解 non-convex 问题。最后，仿真验证了我们推导的下界的紧密性，并证明了所提出算法相对于基准方案的优越性。重要的是，通过将 RAQR 与 SWIPT-enabled MIMO 集成，BS 能够可靠地检测仅由收获能量供给的 IoT 设备的弱上行信号，从而实现无电池通信。
引用
@article{arxiv.2510.15784,
title = {From Active to Battery-Free: Rydberg Atomic Quantum Receivers for Self-Sustained SWIPT-MIMO Networks},
author = {Qihao Peng and Qu Luo and Zheng Chu and Neng Ye and Hong Ren and Cunhua Pan and Lixia Xiao and Pei Xiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.15784},
year = {2025}
}
备注
Submitted to IEEE journals