近场通信中的无线信息与能量同步传输
信息论
2023-05-09 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文研究了一个近场无线信息与能量同步传输(SWIPT)网络，其中基站(BS)采用混合波束成形架构进行信息传输并为能量收集用户充电。通过联合优化模拟波束成形器、基带数字信息/能量波束成形器以及专用能量波束数量，构建了一个发射功率最小化问题。为处理不确定的专用能量波束数量，提出了一种基于半定松弛的秩一解构造方法，以在固定模拟预编码器下获得最优基带数字波束成形器。基于最优基带数字波束成形器的结构，证明了近场 SWIPT 中不需要专用能量波束。为进一步利用该结论，提出了一种基于惩罚的双层(PTL)算法来优化模拟波束成形器和基带数字信息波束成形器。通过采用块坐标下降法，以闭式表达式获得了最优模拟波束成形器和基带数字信息波束成形器。此外，为降低由大量天线引起的高计算复杂度，提出了一种低复杂度两阶段算法。数值结果表明：1) 所提 PTL 算法可达到近最优性能；2) 与远场 SWIPT 不同，单个近场波束成形器可将能量聚焦于多个位置。
引用
@article{arxiv.2305.03775,
title = {Simultaneous Wireless Information and Power Transfer in Near-Field Communications},
author = {Zheng Zhang and Yuanwei Liu and Zhaolin Wang and Xidong Mu and Jian Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.03775},
year = {2023}
}
备注
30 pages