无线能量传输-能量接收机的非线性接收模型(一)

Date: 2022.04.22 17:07 Author: Joffrey LC


Practical Non-Linear Energy Harvesting Model and Resource Allocation for SWIPT Systems. Elena Boshkovska et.al. IEEE Communications Letters, Dec. 2015 (pdf) (Citations 551)

Quick Overview

  • 提出Energy Harvesting Model 是 non-linear的,并给出模型(需要根据具体测量值,拟合得到具体参数)
  • 给出一种双重循环的快速解决方案(这部分简单看了一下)

如果噪声是矩阵形式,应该表示为\(\textbf{n}\sim\mathcal{CN}(\textbf{0},\sigma^2\textbf{I})\),其中\(\sigma^2\)表示噪声的功率

主要内容

Energy Harvesting Model

Proposed a Non- Linear EH model based on the logistic (sigmoid) function: \[ \begin{aligned} \Phi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }} &=\frac{\left[\Psi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }}-M_{j} \Omega_{j}\right]}{1-\Omega_{j}}, \Omega_{j}=\frac{1}{1+\exp \left(a_{j} b_{j}\right)} \\ \Psi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }} &=\frac{M_{j}}{1+\exp \left(-a_{j}\left(P_{\mathrm{ER}_{j}}-b_{j}\right)\right)} \end{aligned} \] 其中,\(\Phi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }}\)代表\(j\)-th ER 接受到的总能量;\(\Psi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }}\)代表logistic function with respect to the receive RF power \(P_{\mathrm{ER}_{j}}\)其他参数例如$a_j,b_j,M_j$都是通过对实际电路模型的测量值进行拟合得到

并且由于\(\Omega_j\)并不影响\(\textbf{w}\)的设计,所以一般采用\(\Psi_{\mathrm{ER}_{j}}^{\text {Practical }}\)表示接收到的能量。有典型值<span class=“hint–top hint–rounded” aria-label=“T. Le, K. Mayaram and T. Fiez,”Efficient Far-Field Radio Frequency Energy Harvesting for Passively Powered Sensor Networks," in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 43, no. 5, pp. 1287-1302, May 2008, doi: 10.1109/JSSC.2008.920318. ↩︎">[1]

\(M_j=20\text{mW},a_j=6400,b_j=0.003\)

双循环解法

原始问题建模:

原始问题建模

C1:功率约束

C2:SINR约束

Proposal 流程

提出算法流程

另外有一个重要理论(没有证明):

重要理论

Result

exp1

  • Harvested Energy 随着Minimum required SINR 增大而减小
  • Harvested Energy 随着单个ER的天线数量\(N_T\)的增大而增大:因为更多的天线带来更高的自由度,会得到更高效的资源分配方案

exp2

  • Harvested Energy 随着ERs数量增大而增大,而且性能增益(Performance Gap between Non-Linear Model with Linear Model)增大:因为ERs数量增大,Baseline(Performance with Linear Model)的失配(mismatch)更严重

  1. T. Le, K. Mayaram and T. Fiez, “Efficient Far-Field Radio Frequency Energy Harvesting for Passively Powered Sensor Networks,” in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 43, no. 5, pp. 1287-1302, May 2008, doi: 10.1109/JSSC.2008.920318. ↩︎ ↩︎

无线能量传输-能量接收机的非线性接收模型(一)
https://lcjoffrey.top/2022/04/25/EH-nonlinear-model1/
作者
Joffrey
发布于
2022年4月25日
更新于
2022年4月25日
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