approfondimento - Drahtlose Kommunikation und Energieübertragung - # Ressourcenzuweisung für STAR-RIS-unterstützte SWIPT-Systeme

Robuste Ressourcenzuweisung für STAR-RIS-unterstützte SWIPT-Systeme

Q: Wie könnte das vorgeschlagene robuste Ressourcenzuweisungsverfahren für STAR-RIS-unterstützte SWIPT-Systeme auf andere Anwendungsszenarien wie drahtlose Energieversorgung von Sensornetzwerken oder Industrie 4.0 erweitert werden

Das vorgeschlagene robuste Ressourcenzuweisungsverfahren für STAR-RIS-unterstützte SWIPT-Systeme könnte auf andere Anwendungsszenarien wie drahtlose Energieversorgung von Sensornetzwerken oder Industrie 4.0 erweitert werden, indem es an die spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten dieser Szenarien angepasst wird. Zum Beispiel könnten die Optimierungsziele und -parameter entsprechend den Energieanforderungen und Übertragungsbedingungen in Sensornetzwerken oder Industrie 4.0-Systemen angepasst werden. Darüber hinaus könnten zusätzliche Nebenbedingungen oder Optimierungskriterien hinzugefügt werden, um spezifische Anforderungen dieser Anwendungsszenarien zu berücksichtigen, wie z.B. Echtzeitkommunikation, Energieeffizienz oder Zuverlässigkeit.

Q: Welche zusätzlichen Herausforderungen könnten sich ergeben, wenn nichtlineare Energieübertragungsmodelle anstelle des linearen Modells verwendet werden

Die Verwendung nichtlinearer Energieübertragungsmodelle anstelle des linearen Modells könnte zusätzliche Herausforderungen mit sich bringen, da nichtlineare Modelle die nichtlinearen Effekte und Sättigungseffekte genauer erfassen können. Dies könnte zu einer erhöhten Komplexität der Optimierungsalgorithmen führen, da die nichtlinearen Beziehungen zwischen Eingangs- und Ausgangsleistungen berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus könnten nichtlineare Modelle zu einer erhöhten Berechnungskomplexität führen und die Konvergenz der Optimierungsalgorithmen erschweren. Die Modellierung und Optimierung nichtlinearer Energieübertragungsmodelle erfordern möglicherweise auch fortschrittlichere mathematische Techniken und numerische Methoden.

Q: Wie könnte die Leistungsfähigkeit des STAR-RIS-unterstützten SWIPT-Systems weiter verbessert werden, wenn die Phasenkopplung zwischen Übertragung und Reflexion berücksichtigt wird

Die Leistungsfähigkeit des STAR-RIS-unterstützten SWIPT-Systems könnte weiter verbessert werden, wenn die Phasenkopplung zwischen Übertragung und Reflexion berücksichtigt wird, indem die Phasenverschiebungen der Übertragung und Reflexion optimiert werden, um die Systemleistung zu maximieren. Durch die gezielte Steuerung der Phasenverschiebungen können Interferenzen minimiert, Signalstärken maximiert und die Gesamteffizienz des Systems verbessert werden. Darüber hinaus könnte die Berücksichtigung der Phasenkopplung es ermöglichen, die Auswirkungen von Mehrwegeausbreitung und Interferenzen besser zu managen, was zu einer insgesamt verbesserten Systemleistung führen könnte.

Concetti Chiave

Durch den Einsatz von STAR-RIS kann in SWIPT-Systemen eine signifikante Leistungssteigerung, insbesondere bei der Energieübertragung für Energieverbraucher, erzielt werden. Unter Berücksichtigung von unvollständiger Kanalzustandsinformation wird ein robustes Ressourcenzuweisungsverfahren entwickelt, um den Zielkonflikt zwischen Informationsübertragungsrate und Energieübertragungsleistung auszubalancieren.

Sintesi

In diesem Artikel wird ein STAR-RIS-unterstütztes SWIPT-System vorgestellt, bei dem ein STAR-RIS eingesetzt wird, um eine Mehrfachantenne-Zugangspunkt (AP) bei der gleichzeitigen Übertragung von Informationen und Energie an mehrere Einzelantennen-Informationsnutzer (IUs) und Energieverbraucher (EUs) zu unterstützen. Zwei praktische STAR-RIS-Betriebsprotokolle, nämlich Energy Splitting (ES) und Time Switching (TS), werden untersucht.

Unter der Annahme von unvollständiger Kanalzustandsinformation (CSI) wird ein mehrkriterielles Optimierungsproblem (MOOP) formuliert, um den grundlegenden Zielkonflikt zwischen Informationsübertragungsrate und Energieübertragungsleistung zu untersuchen. Zur Lösung des MOOP wird es zunächst in ein einkriterielle Optimierungsproblem (SOOP) umgewandelt, das dann durch Approximation der semi-unendlichen Ungleichheitsbedingungen mit dem S-Verfahren reformuliert wird.

Für ES wird ein auf Wechseloptimierung (AO) basierter Algorithmus entwickelt, um die aktive Strahlformung des AP und die passive Strahlformung des STAR-RIS gemeinsam zu entwerfen, wobei eine Strafmethode für das Design der STAR-RIS-Strahlformung verwendet wird. Der entwickelte Algorithmus wird dann für TS erweitert, um die Zeitallokationsrichtlinie und Strahlformungsvektoren in einem zweischichtigen iterativen Verfahren zu optimieren.

Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von STAR-RIS im Vergleich zu herkömmlichen RIS, insbesondere bei der Energieübertragung für EUs, einen erheblichen Leistungsgewinn erzielt. Darüber hinaus erweist sich das TS-Protokoll als robuster gegenüber unvollständiger CSI als das ES-Protokoll.

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Statistiche

Die Übertragungsleistung am Zugangspunkt ist auf Pmax beschränkt.
Die Kanalschätzfehler sind durch die Mengen Hi und Gj mit den Maximalwerten εi und μj beschränkt.

Citazioni

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Approfondimenti chiave tratti da

Robust Resource Allocation for STAR-RIS Assisted SWIPT Systems

by Guangyu Zhu,... alle arxiv.org 03-25-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.15145.pdf

Robust Resource Allocation for STAR-RIS Assisted SWIPT Systems

Domande più approfondite

Wie könnte das vorgeschlagene robuste Ressourcenzuweisungsverfahren für STAR-RIS-unterstützte SWIPT-Systeme auf andere Anwendungsszenarien wie drahtlose Energieversorgung von Sensornetzwerken oder Industrie 4.0 erweitert werden

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