基于XL-MIMO的近场SWIPT: 功率分配与子阵激活

本文考察了模块化超大规模多输入多输出（XL-MIMO）系统在功耗（power consumption, PC）效率背景下的同步无线信息和能量传输（SWIPT）能力。网络用户分为两种功能类别：信息解码（information decoding, ID）用户和能量采集（energy harvesting, EH）用户。考虑非平稳近场信道，且用户位于空间上不同的可见区域（visibility regions, VRs）内。我们构建了一个两层联合优化问题，以最小化PC为目标，考虑到为ID用户和EH用户进行功率分配（power allocation, PA），以及激活XL-MIMO子阵（subarray）。该复杂的混合整数问题被转化为更易求解的形式，并提出了高效求解算法。数值结果表明，本文提出的方法可将XL-MIMO系统的总体PC相对于采用等功率分配并完全激活子阵的基准方案降低超过60%，相对于采用优化功率分配并完全激活子阵的方案降低约30%，同时满足ID用户下行速率以及EH用户收集能量的质量服务（quality-of-service, QoS）约束。