非线性能量收集条件下无线供电通信的性能分析

本文分析了一种时隙多天线无线供电通信（WPC）系统的性能，其中无线设备首先在下行链路从功率站（PS）收集射频（RF）能量，以促进在上行链路向信息接收站（IRS）的信息传输。本文的主要目标是为实际 WPC 系统的设计提供见解和指导。为此，我们采用了一种最近提出的参数化非线性 RF 能量收集（EH）模型，该模型已被证明能够准确建模实际 RF EH 电路的端到端非线性。为了提高 RF 功率传输效率，PS 采用最大比传输将能量信号集中于无线设备。此外，在 IRS 处使用最大比合并。在假设 Nakagami-$m$ 衰落上下行链路信道的情况下，我们分析了信息传输的中断概率和平均吞吐量。此外，我们研究了系统性能随 PS 发射天线数、IRS 接收天线数、PS 发射功率、衰落严重程度、无线设备传输速率以及 EH 持续时间的变化关系。另外，我们得到了在高 PS 发射功率下使渐近吞吐量最大化的最优传输速率和最优 EH 持续时间的定点方程。所有分析结果均通过仿真得到验证。