In this paper, we study multiple-input multiple-output (MIMO) wireless power transfer (WPT) systems, where the energy harvester (EH) node is equipped with multiple nonlinear rectennas. We characterize the optimal transmit strategy by the optimal distribution of the transmit symbol vector that maximizes the average harvested power at the EH subject to a constraint on the power budget of the transmitter. We show that the optimal transmit strategy employs scalar unit-norm input symbols with arbitrary phase and two beamforming vectors, which are determined as solutions of a non-convex optimization problem. To solve this problem, we propose an iterative algorithm based on a two-dimensional grid search, semidefinite relaxation, and successive convex approximation. Our simulation results reveal that the proposed MIMO WPT design significantly outperforms two baseline schemes based on a linear EH model and a single beamforming vector, respectively. Finally, we show that the average harvested power grows linearly with the number of rectennas at the EH node and saturates for a large number of TX antennas.


翻译:在本文中,我们研究了多投入多输出(MIMO)无线电源传输系统(WPT),其中能源采集器(EH)节点配备了多种非线性对流线性对流线。我们通过最优化的传输符号矢量分布,将EH平均收获功率最大化,但受发射机功率预算的限制,来测定EH平均收获功率的最佳传输战略。我们显示,最佳传输战略使用带有任意相位和两个波形矢量的斜体单位-北向输入符号,这些符号被确定为非convex优化问题的解决方案。为了解决这个问题,我们提议基于二维电网搜索、半线性放松和连续的convex近光度的迭代算法。我们的模拟结果显示,拟议的MIMO WPT设计大大超越了分别基于线性 EH模型和单一成形矢量的两种基线计划。最后,我们显示平均收成电量随着大量TX天线性天线的直线形和饱和度数量而线性增长。

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