具有非线性能量收集电路的SWIPT系统容量研究
信息论
2017-11-06 v1 math.IT
摘要
本文研究了采用实用非线性射频（RF）能量收集（EH）接收机的同步无线信息与功率传输（SWIPT）系统的信息论极限。具体地，我们考虑一个三节点系统，其中一个发射机向分离的信息解码（ID）接收机和EH接收机广播公共信号。由于EH接收机电路的非线性，无线功率传输的效率显著依赖于发射信号的波形。本文旨在回答以下基本问题：在EH接收机给定所需收集功率的条件下，使ID接收机速率最大化的发射波形最优输入分布是什么？特别地，我们研究了在发射机平均功率（AP）和峰值功率（PP）约束以及EH接收机EH约束下，受加性白高斯噪声（AWGN）损伤的SWIPT系统的容量。利用Hermite多项式基，我们证明了使速率-能量区域最大化的最优容量可达输入分布是唯一的，且为具有有限个质量点的离散分布。此外，我们表明，在无PP约束的同一问题中，只要EH约束起作用，最优输入分布就是离散的，否则为连续零均值高斯分布。数值结果表明，速率-能量区域随PP约束增大而扩大，且所考虑SWIPT系统相较于无EH接收机的AWGN信道的速率损失可通过增加AP预算而减小。
引用
@article{arxiv.1711.01082,
title = {On the Capacity of SWIPT Systems with a Nonlinear Energy Harvesting Circuit},
author = {Rania Morsi and Vahid Jamali and Derrick Wing Kwan Ng and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.01082},
year = {2017}
}
备注
7 pages, 4 figures, submitted for possible conference publication