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一个恒包络模拟波束聚集方案
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2018-04-10
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本文研究在多用户多输入单输出（ multiple-input single- output，MISO）系统中的恒包络模拟波束聚集无线能量传输。系统如图1所示，它由一个有Ⅳ个天线的基站和多个单天线用户组成，所有的天线在基站发射端只需要一个单一的射频链来实现模拟波束聚集。我们假定用户可以通过收集从基站接收到的射频信号来给电池进行能量补给。我们的目标是在恒包络约束（ Constant Envelope Constraint，CEC）下通过优化波束聚集参数来最大化用户接收功率。CEC意味着发送信号需要有恒定振幅并且只可以改变它们的相位。这个优化问题是一个难以解决的非凸问题。我们提出了一种低复杂度模拟波束聚集方案，通过仿真我们发现这种方案非常接近南可变包络的最优数字波束聚集方案得到的上限。此外，在均匀和独立的瑞利衰落的信道的假设下，我们推导出了一个这两种方案比值的精确表达式。我们表明，当发送端天线数Ⅳ趋于无穷大时，这个比值收敛于π/4一-1.05 dB，即相比最优的数字波束聚集，模拟波束聚集只有约1 dB的功率损耗。这表明，恒包络模拟波束聚集一种非常有前途可用于大规模多天线无线能量传输的低成本技术，其中一个廑用场景是物联网的传感器无线充电系统。
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