Беспроводная передача информации и энергии на основе микроволн
Димитров Г.Л.
Димитров Георги Любомиров – кандидат технических наук, главный ассистент, кафедра электроники, Высшая военно-морская академия Н. Вапцарова, г. Варна, Республика Болгария
Аннотация: идея плавной интеграции передачи информации и передачи энергии на основе микроволн в одной и той же системе привела к появлению новой области исследований, называемой связью с беспроводной передачи энергии (Wireless Powered Communications или WPC). Эксклюзивные исследования были проведены по разработке теории и методик, основанных на чрезвычайно богатой литературе по беспроводной связи, охватывающей разнообразные темы, такие как передача, распределение ресурсов, управление доступом к среде, сетевые протоколы и архитектуры. Несмотря на эти исследовательские усилия, трансформирование беспроводной передачи энергии из теории в практику сталкивается с множеством нерешенных проблем, связанных с такими вопросами, как мобильность, эффективность передачи энергии и безопасность. Кроме того, основные ограничения беспроводной передачи энергии остаются в значительной степени неизвестными. Недавние попытки решить эти открытые проблемы привели к появлению многочисленных новых направлений исследований в этой области. В этой статье представлены несколько перспективных тенденций. С практической точки зрения использование антенн с обратным рассеянием может поддерживать передачу энергии для пассивных устройств с низкой сложностью, конструкция колючих волновых форм может улучшить эффективность, а аналоговая пространственная развязка предлагается для решения трансфера энергии совместно с трансфера информации в непосредственной близости. С теоретической точки зрения фундаментальный предел беспроводной передачи энергии можно количественно оценить, используя результаты по сверхнаправленности, и предел может быть улучшен за счет развертывания широкомасштабных распределенных антенных массивов. Обсуждаются конкретные исследовательские проблемы вдоль таких тенденций, решения которых могут привести к значительным улучшениям беспроводного питания.
Ключевые слова: беспроводная передача информации, беспроводная передача энергии, радиочастотные волны, MIMO,RFID.
Список литературы
- Smith J.R. Wirelessly Powered Sensor Networks and Computational RFID. Springer, 2013.
- Bi S., Ho C.K. and Zhang R. Wireless Powered Communication: Opportunities and Challenges. IEEE Commun. Mag. Vol. 53. № 4, Apr. 2014. Pp. 117-25.
- Huang К. and Zhou Х. Cutting Last Wires for Mobile Communication by Microwave Power Transfer. IEEE Commun. Mag. Vol. 53, № 6, June 2015. Pp. 86-93.
- Yuen С. et al. Feature Topic on Energy Harvesting Communications. IEEE Commun. Mag. Vol. 4 and 6, Apr. and June 2015.
- Zhang R. and Ho С. MIMO Broadcasting for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer. IEEE Trans. Wireless Commun. Vol. 12. № 5, 2013. Pp. 1989-2001.
- Huang К. and Lau V.K.N. Enabling Wireless Power Transfer in Cellular Networks: Architecture, Modelling and Deployment. IEEE Trans. Wireless Commun. Vol. 13. № 2, Feb. 2014. Pp. 902-12.
- Boyer С. and Roy S. Backscatter Communication and RFID: Coding, Energy, and MIMO Analysis. IEEE Trans. Wireless Commun. Vol. 62, № 3, Mar. 2014. Pp. 770-85.
- Yang G., Ho С. and Guan Y. Multi-Antenna Wireless Energy Transfer for Backscatter Communication Systems. IEEE JSAC. Vol. 33. № 12, Dec. 2015. Pp. 2974-87.
- Miyamoto R.Y. and Itoh Т. Retrodirective Arrays for Wireless Communications. IEEE Microwave Mag. Vol. 3. № 1, Mar. 2002. Pp. 71-79.
- Boaventura А. et al. Boosting the Efficiency: Unconventional Waveform Design for Efficient Wireless Power Transfer. IEEE Microwave Mag. Vol. 16. № 3, Apr. 2015. Pp. 87-96.
- Clerckx В. et al. Waveform Optimization for Wireless Power Transfer With Nonlinear Energy Harvester Modeling. Proc. IEEE Int'l. Symp. Wireless Commun. Systems. Brussels. Belgium, Aug. 2015.
- Zhu G. and Huang К. Analog Spatial Decoupling for Tackling the Near-Far Problem in Wirelessly Powered Communications. Submitted to IEEE ICC. Kuala Lumpur. Malaysia, May 2016. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://arxiv.org/abs/1510.09124/ (дата обращения: 20.11.2017).
- Balanis С.А. Antenna Theory: Analysis and Design. Wiley, 2012.
- Poon A.S.Y. and Tse D.N.C. Does Super-Directivity Increase the Degrees of Freedom in Wireless Channels. Proc. IEEE Int'l. Symp. Info. Theory. Hong Kong, June 2015.
Cсылка для цитирования данной статьи
Тип лицензии на данную статью – CC BY 4.0. Это значит, что Вы можете свободно цитировать данную статью на любом носителе и в любом формате при указании авторства. | ||
Димитров Г.Л. Беспроводная передача информации и энергии на основе микроволн // Научный журнал №9 (22), 2017. - С. {см. журнал}. |