科学家开发节能无线电源和信息传输系统

SWIPT-NOMA-DAS框架的效率是没有DAS的SWIPT-NOMA的五倍，性能比SWIPT-OMA-DAS高10%，这是物联网通信技术的重大推动力

工业物联网(iiot)是指将无线传感器、控制器和移动通信技术相结合，使工业生产过程的各个方面智能化和高效率的技术。由于工业物联网可能涉及多个小型电池驱动设备和传感器，因此越来越需要开发强大的数据传输和电力传输网络，以监控工业物联网环境。

在这方面，无线电力传输是一种很有前途的技术。它利用射频信号为消耗最少电力的小型设备供电。最近，同时无线信息和电力传输(SWIPT)利用单个射频信号同时进行能量收集和信息解码，引起了工业物联网的极大兴趣。

此外，随着智能设备数量的快速增长，SWIPT已与非正交多址(NOMA)系统相结合，由于能够延长传感器和其他设备的电池寿命，这是工业物联网的一个有前途的候选者。然而，随着与中央控制器的传输距离的增加，该系统的能量效率显著下降。

为了克服这一限制，由韩国海事大学电子和电气信息工程系副教授Dong-Wook Seo领导的韩国研究小组通过将swift辅助NOMA应用于分布式天线系统(DAS)，开发了一个新的框架，显着提高了iiot的能量和频谱效率。

“通过在离边缘用户相对较近的地方使用支持天线的DAS以及中央基站，可以有效地降低swift - noma随着距离增加而产生的损耗。这提高了信息解码和能量收集性能，”Dr. Seo解释说。

研究人员制定了一个三步迭代算法，以最大限度地提高swift - noma - das系统的能源效率。他们首先优化了中央物联网控制器的功率分配。在此基础上，对NOMA信令的功率分配和SWIPT的功率拆分(PS)分配进行了联合优化，同时使数据速率和能量需求最小化。

最后，分析了系统无法提供足够能量和数据速率的停电事件，从而将联合功率分配和PS分配优化方法扩展到多集群场景。

他们通过大量的数值模拟验证了他们的算法，发现所提出的swift - noma -DAS系统的能源效率是没有DAS的swift - noma系统的五倍。此外，它比swift - oma - das的性能提高了10%以上。

Dr. Seo强调了他们研究的重要性，他说:“这项技术确保了非常有效的能源消耗，并提供了各种优势，如方便、低功耗和延长电池寿命。因此，它可以应用于智能手机、笔记本电脑、可穿戴设备和电动汽车。最重要的是，swift - noma - das系统可以优化资源分配，并有效地为物联网环境中的用户执行无线充电和信息传输。”