非理想电路功耗下能量收集无线发射机的吞吐量最优策略
信息论
2013-02-06 v2 math.IT
摘要
表征最大化能效(EE)与频谱效率(SE)之间的基本折中是无线通信中的一个关键问题。在本文中，我们针对点对点加性高斯白噪声(AWGN)信道解决这一问题，其中发射机仅通过从环境中收集能量供电。此外，我们采用实用的开关发射机模型，其具有非理想电路功耗，即当发射机开启时，其功耗为发射功率与恒定电路功耗之和。在此设置下，我们研究在有限时域内最大化平均吞吐量的最优发射功率分配，受限于时变的能量约束和非理想电路功耗。首先，我们考虑离线优化，假设能量到达时间和数量在发射机处是先验已知的。尽管由于非理想电路功耗导致该问题非凸，我们展示了一种高效的最优解，其通常对应于两阶段传输：第一阶段采用最大化EE的开关功率分配，第二阶段采用随时间非递减的SE最大化功率分配，从而揭示了一个有趣的结果，即EE和SE优化在能量收集通信系统中得到了统一。然后，基于嵌套优化原理，我们将最优离线算法扩展到多个并行AWGN信道的情况。最后，受离线最优解的启发，我们在仅已知过去和当前能量状态信息(ESI)的实用设置下提出了一种新的在线算法。
引用
@article{arxiv.1204.3818,
title = {Throughput Optimal Policies for Energy Harvesting Wireless Transmitters with Non-Ideal Circuit Power},
author = {Jie Xu and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.3818},
year = {2013}
}
备注
This is the longer version of a paper to appear in IEEE Journal on Selected Areas in Communications