Chaotische Wellenform-basierte Signalgestaltung für nichtkoärente SWIPT-Empfänger

Core Concepts

Die Arbeit präsentiert ein chaotisches Wellenform-basiertes Mehrfachantennensystem für simultane drahtlose Informations- und Energieübertragung (SWIPT). Es wird ein differentielles Chaos-Shift-Keying (DCSK)-basiertes SWIPT-Mehrfachantennensystem vorgestellt, bei dem jede Antenne je nach Anforderungen des Empfängers zwischen Informationsübertragung (IT) und Energiegewinnung (EH) umschaltet. Es werden geschlossene analytische Ausdrücke für die zugehörige Bitfehlerrate (BER) und die gewonnene Gleichstromleistung (DC) hergeleitet, die von den Parametern der gesendeten Wellenform und der Anzahl der im IT- und EH-Modus verwendeten Empfangsantennen abhängen.

Abstract

Die Arbeit präsentiert ein chaotisches Wellenform-basiertes Mehrfachantennensystem für simultane drahtlose Informations- und Energieübertragung (SWIPT). Es wird ein differentielles Chaos-Shift-Keying (DCSK)-basiertes SWIPT-Mehrfachantennensystem vorgestellt, bei dem jede Antenne je nach Anforderungen des Empfängers zwischen Informationsübertragung (IT) und Energiegewinnung (EH) umschaltet. Es wird ein generalisiertes frequenzselektives Nakagami-m-Fading-Modell sowie die Nichtlinearitäten des EH-Prozesses berücksichtigt, um geschlossene analytische Ausdrücke für die zugehörige Bitfehlerrate (BER) und die gewonnene Gleichstromleistung (DC) herzuleiten. Diese hängen von den Parametern der gesendeten Wellenform und der Anzahl der im IT- und EH-Modus verwendeten Empfangsantennen ab. Es wird ein Zielkonflikt zwischen Informations- und Energieübertragung aufgezeigt, da ein einzelnes Signal nicht gleichzeitig für beide Aufgaben optimal sein kann. Daher werden geeignete Sendesignalgestaltungen basierend auf den anwendungsspezifischen Anforderungen an die akzeptable BER oder die gewonnene DC-Leistung oder beides vorgeschlagen.

Stats

Die Übertragungsleistung ist Pt. Der Pfadverlustexponent ist a. Der Nakagami-Fading-Parameter ist m. Die Anzahl der unabhängigen Pfade im frequenzselektiven Kanal ist L.

Quotes

"Die Arbeit präsentiert ein chaotisches Wellenform-basiertes Mehrfachantennensystem für simultane drahtlose Informations- und Energieübertragung (SWIPT)." "Es wird ein Zielkonflikt zwischen Informations- und Energieübertragung aufgezeigt, da ein einzelnes Signal nicht gleichzeitig für beide Aufgaben optimal sein kann."

Key Insights Distilled From

Chaotic Waveform-based Signal Design for Noncoherent SWIPT Receivers

by Priyadarshi ... at arxiv.org 04-04-2024

https://arxiv.org/pdf/2308.13196.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte man die vorgeschlagene Architektur für andere Anwendungen wie z.B. Sicherheit oder Spektrumseffizienz erweitern

Um die vorgeschlagene Architektur für andere Anwendungen wie Sicherheit oder Spektrumseffizienz zu erweitern, könnten verschiedene Ansätze verfolgt werden. Sicherheit: Durch die Integration von Verschlüsselungstechniken in die Übertragung von Chaotiksignalen könnte die Sicherheit des Systems verbessert werden. Dies würde es erschweren, unbefugten Zugriff auf die übertragenen Daten zu erhalten und die Privatsphäre der Nutzer zu schützen. Spektrumseffizienz: Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Spektrumseffizienz wäre die Implementierung von Techniken wie Cognitive Radio, die es dem System ermöglichen, das verfügbare Spektrum effizienter zu nutzen. Durch die dynamische Anpassung der Übertragungsfrequenzen könnte die Gesamtkapazität des Systems optimiert werden.

Welche zusätzlichen Herausforderungen könnten sich ergeben, wenn man das System in einem realen Umfeld mit Interferenz und Mobilität implementiert

Bei der Implementierung des Systems in einem realen Umfeld mit Interferenz und Mobilität könnten zusätzliche Herausforderungen auftreten. Interferenz: Die Interferenz von anderen drahtlosen Geräten oder Signalen könnte die Leistung des Systems beeinträchtigen. Es wäre wichtig, Mechanismen zur Interferenzunterdrückung zu implementieren, um die Zuverlässigkeit der Übertragung zu gewährleisten. Mobilität: Die Mobilität der Geräte könnte zu schnellen Kanaländerungen führen, was die Kanalschätzung und -zuweisung erschweren könnte. Es wäre wichtig, robuste Algorithmen zur Bewältigung von Kanalverzerrungen aufgrund von Mobilität zu entwickeln.

Welche Möglichkeiten gibt es, die Energieeffizienz des Systems weiter zu verbessern, z.B. durch den Einsatz von Energiespeichern oder intelligenter Lastverteilung

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Energieeffizienz des Systems weiter zu verbessern: Einsatz von Energiespeichern: Durch die Integration von Energiespeichern wie Batterien oder Kondensatoren könnte überschüssige Energie gespeichert und bei Bedarf genutzt werden. Dies könnte dazu beitragen, die Energieeffizienz des Systems zu erhöhen und die Betriebszeit zu verlängern. Intelligente Lastverteilung: Durch die Implementierung von intelligenten Lastverteilungsalgorithmen könnte die Energieeffizienz optimiert werden. Diese Algorithmen könnten die Energieverteilung basierend auf dem aktuellen Energiebedarf und den verfügbaren Ressourcen dynamisch anpassen, um eine effiziente Nutzung der Energie sicherzustellen.