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Time-Division Energy Beamforming for Multiuser Wireless Power Transfer With Non-Linear Energy Harvesting

机译：具有非线性电能收割的多用户无线电力传输时分能量波束形成

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Energy beamforming has emerged as a promising technique for enhancing the energy transfer efficiency of radio-frequency (RF) enabled wireless power transfer (WPT). However, the performance of conventional energy beamforming may seriously degrade due to the non-linear RF to direct current (DC) conversion at energy receivers (ERs). To tackle this issue, this letter proposes a new time-division energy beamforming scheme, in which different energy beamforming matrices (of high ranks in general) are time shared to exploit the “convex-concave” shape of the RF-DC power relation at ERs. In particular, we maximize the minimum harvested DC energy among all ERs, by jointly optimizing the energy beamforming matrices and the corresponding time allocation subject to a given charging time duration (e.g., a second). To solve the formulated non-convex min-DC-energy maximization problem, we propose an efficient solution by using the techniques of alternating optimization and successive convex approximation (SCA). Numerical results show that the proposed time-division energy beamforming design indeed outperforms the conventional multi-beam and time-division-multiple-access (TDMA)-based energy transmissions.
机译：能量波束成形作为提高射频（RF）的无线电力传输（WPT）的能量传递效率的有希望的技术。然而，传统能量波束成形的性能可能由于在能量接收器（ERS）处的非线性RF到直流（DC）转换而受到严重降低。为了解决这个问题，这封信提出了一种新的时级能量波束成形方案，其中不同的能量波束形成矩阵（一般的高级）是分享的时间，以利用RF-DC电力关系的“凸凹”形状ers。特别地，我们通过共同优化能量波束形成矩阵和对应于给定的充电时间持续时间（例如，一秒）来最大化所有人之间的最小收获的直流能量。为了解决配方的非凸值MIN-DC - 能量最大化问题，我们通过使用交替优化和连续凸起近似（SCA）的技术提出了一种有效的解决方案。数值结果表明，所提出的时分能量波束成形设计实际上优于传统的多光束和时分多址（TDMA）的能量传输。

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