基于共振隧穿二极管的太赫兹SWIPT用于微型6G物联网设备
信息论
2023-08-16 v2 信号处理
math.IT
摘要
本文研究面向未来微尺度6G物联网（IoT）网络的太赫兹（THz）同步无线信息与功率传输（SWIPT）。由于肖特基二极管在太赫兹能量收集（EH）中效率不高，我们提出在物联网接收端（RX）采用共振隧穿二极管（RTD）进行能量收集。鉴于RTD的电学特性不同于肖特基二极管，我们为基于RTD的接收端开发了一种新颖的闭式能量收集模型。特别地，我们通过一个非线性分段函数对瞬时接收端输出功率与瞬时接收功率的依赖性进行建模，其参数经调整以拟合电路仿真结果。此外，由于相干信息检测在太赫兹频段具有挑战性，我们在发射端（TX）采用单极幅移键控（ASK）调制，并利用基于RTD的能量收集电路在接收端从接收信号中提取信息与能量。我们构建一个优化问题，以在发射信号峰值幅度和接收端所需平均收集功率约束下最大化收发信号间的互信息。此外，我们确定了该问题的可行性条件，并针对高和低所需平均收集功率情形，分别通过数值方法和闭式推导得出可达信息速率。仿真结果凸显了信息速率与平均收集功率之间的权衡。最后，我们表明该权衡分别由低和高接收信号功率下的发射信号峰值幅度和最大瞬时收集功率决定。
引用
@article{arxiv.2305.03532,
title = {Resonant Tunneling Diode-Based THz SWIPT for Microscopic 6G IoT Devices},
author = {Nikita Shanin and Simone Clochiatti and Kenneth M. Mayer and Laura Cottatellucci and Nils Weimann and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.03532},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 5 figures, submitted for possible conference publication