Radio frequency wireless energy transfer (WET) is a promising solution for powering autonomous IoT deployments. Recent works on WET have mainly focused on extremely low-power/cost IoT applications. However, trending technologies such as energy beamforming and waveform optimization, distributed and massive antenna systems, smart reflect arrays and reconfigurable metasurfaces, flexible energy transmitters, and mobile edge computing, may broaden WET applicability, and turn it plausible for powering more energy-hungry IoT devices. In this work, we specifically leverage energy beamforming for powering multiple user equipments (UEs) with stringent energy harvesting (EH) demands in an indoor cell-free massive MIMO. Based on semi-definite programming, successive convex approximation (SCA), and maximum ratio transmission (MRT) techniques, we derive optimal and sub-optimal precoders aimed at minimizing the radio stripes' transmit power while exploiting information of the power transfer efficiency of the EH circuits at the UEs. Moreover, we propose an analytical framework to assess and control the electromagnetic field (EMF) radiation exposure in the considered indoor scenario. Numerical results show that i) the EMF radiation exposure can be more easily controlled at higher frequencies at the cost of a higher transmit power consumption, ii) training is not a very critical factor for the considered indoor system, iii) MRT/SCA-based precoders are particularly appealing when serving a small number of UEs, thus, specially suitable for implementation in a time domain multiple access (TDMA) scheduling framework, and iv) TDMA is more efficient than spatial domain multiple access (SDMA) when serving a relatively small number of UEs. Results suggest that additional boosting performance strategies are needed to increase the overall system efficiency, thus making the technology viable in practice.


翻译:无线电频率无线能源传输(WET)是增强自主性IOT部署能力的一个有希望的解决方案。最近WET的工程主要侧重于极低功率/成本IOT应用。然而,能源光束成形和波形优化、分布和大规模天线系统、智能反射阵列和可重新配置的元表层、灵活的能源发射机和移动边缘计算等趋势技术,可能会扩大WET的可应用性,并让更多能量饥饿的IOT装置变现。在这项工作中,我们特别利用能源成型来为多用户设备提供动力,同时在室内无细胞大型MIMO中严格收集能源的需求。基于半断线编程和波形优化、分布式和大型天线系统、智能阵列阵列以及最大比率传输技术,我们得出最佳和次最佳的预构件,目的是最大限度地减少无线电带传输能力,同时利用EH电路流传输效率框架的基础信息。此外,我们提议一个分析框架,用于评估和控制电磁电磁场(EF)的严格性电磁场(EMA)的更精确的电流中,因此,在内部的电磁电磁场上更高级的辐射辐射曝光度上更需要显示一个成本的电能接触中,一个成本的电路的电磁场的电磁场的电能接触的电算的电算显示,因此,一个最高级的电路的电算的电算的电算的电能反应是更具有较高的电能反应的电能反应的电算法是更需要的电算。

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