面向能量协作分布式天线系统的无线信息与功率传输设计

分布式天线系统（DAS）已广泛应用于最先进的蜂窝通信系统中以覆盖盲区。最近的研究还表明，DAS 在无线能量传输（WET）方面具有优势。在本文中，我们研究了由任意分布的远端天线单元（RAUs）组成的下行多输入单输出（MISO）DAS 的同时无线信息与功率传输（SWIPT）。为了节省能源成本，我们采用能量收集（EH）的能量协作和双向能量流，使 RAUs 能够通过智能电网网络交易其收集的能量。在个体 EH 约束、每 RAU 功率约束和各种智能电网考量下，我们研究了一种功率管理策略，该策略确定如何利用 RAUs 处随机空间分布的收集能量以及如何同时与智能电网交易能量，以在采用功率分割（PS）的接收机的最小 WET 约束下提供最大的无线信息传输（WIT）。我们的分析表明，最优设计可分两步实现。第一步是最大化一个新的目标函数，该目标函数可同时最大化 WET 和 WIT，同时考虑智能电网盈利和智能电网中性两种情况。对于电网盈利情况，我们推导了最优全功率策略，并提供了闭式结果以观察在何种条件下使用该策略。另一方面，对于电网中性情况，我们说明了最优功率策略具有双阈值结构，并提出了最优分配策略。第二步则是基于最小 WET 约束获取功率分割比，从而解决整个问题。提供了仿真结果以评估各种设置下的性能并表征双阈值结构。