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首页> 外文期刊>Information Theory, IEEE Transactions on >Achieving AWGN Capacity Under Stochastic Energy Harvesting
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Achieving AWGN Capacity Under Stochastic Energy Harvesting

机译：在随机能量收集下实现AWGN容量

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In energy harvesting communication systems, an exogenous recharge process supplies energy necessary for data transmission and the arriving energy can be buffered in a battery before consumption. We determine the information-theoretic capacity of the classical additive white Gaussian noise (AWGN) channel with an energy harvesting transmitter with an unlimited sized battery. As the energy arrives randomly and can be saved in the battery, codewords must obey cumulative stochastic energy constraints. We show that the capacity of the AWGN channel with such stochastic channel input constraints is equal to the capacity with an average power constraint equal to the average recharge rate. We provide two capacity achieving schemes: save-and-transmit and best-effort-transmit. In the save-and-transmit scheme, the transmitter collects energy in a saving phase of proper duration that guarantees that there will be no energy shortages during the transmission of code symbols. In the best-effort-transmit scheme, the transmission starts right away without an initial saving period, and the transmitter sends a code symbol if there is sufficient energy in the battery, and a zero symbol otherwise. Finally, we consider a system in which the average recharge rate is time varying in a larger time scale and derive the optimal offline power policy that maximizes the average throughput, by using majorization theory.
机译：在能量收集通信系统中，外源充电过程会提供数据传输所需的能量，到达的能量可以在消耗之前缓冲在电池中。我们使用带无限大小电池的能量收集发射器确定经典加性高斯白噪声（AWGN）信道的信息理论容量。当能量随机到达并可以保存在电池中时，代码字必须遵守累积的随机能量约束。我们表明，具有这种随机信道输入约束的AWGN信道的容量等于具有平均功率约束的平均容量与平均再充电速率相等的容量。我们提供两种容量实现方案：保存并传输和尽力而为传输。在保存并发送方案中，发送器在适当持续时间的保存阶段中收集能量，以保证在代码符号的发送过程中不会出现能量短缺。在尽力而为的传输方案中，传输会立即开始，而无需初始保存周期；如果电池中有足够的能量，则传输器将发送一个代码符号，否则将发送一个零符号。最后，我们考虑一个系统，在该系统中，平均充电率会在较大的时间范围内随时间变化，并通过使用主化理论推导使平均吞吐量最大化的最佳离线电源策略。

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