非线性功率约束下复 AWGN 信道中达容分布及其在 SWIPT 中的应用
信息论
2020-04-27 v3 math.IT
摘要
本文研究了在复离散时间无记忆加性白高斯噪声 (AWGN) 信道下，在输入平均功率、输入幅度与输出传输功率三个约束下的容量。输出传输功率约束被建模为信道输入的偶次矩的线性组合的平均值大于某一阈值。研究表明，在发送平均功率与接收端传输功率约束下的 AWGN 信道容量，等同于在平均功率约束下的 AWGN 信道容量。然而，依据这两种约束的不同，容量既可由高斯分布达到，也可通过在高斯分布与开关键控 (On-Off Keying) 之间进行时隙共享而任意逼近。作为一个应用，本文研究了一种同步无线信息与功率传输 (SWIPT) 问题，其中采用了经实验验证的能量收集器非线性模型。研究表明，传输功率依赖于信道输入的高阶矩。针对率-功率 (RP) 区域，我们得到了两个内界：一个基于复高斯输入，另一个基于进一步限制传输功率。对于高斯输入，最优输入为零均值，并且通过考虑同相与正交子信道间非对称功率分配，认识到了传输信息与传输功率之间的权衡。通过数值算法观察到，相较于高斯输入对应情形，（通过限制传输功率得到的）输入分布可达成更大的 RP 区域。
引用
@article{arxiv.1712.01226,
title = {On Capacity-Achieving Distributions for Complex AWGN Channels Under Nonlinear Power Constraints and their Applications to SWIPT},
author = {Morteza Varasteh and Borzoo Rassouli and Bruno Clerckx},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.01226},
year = {2020}
}