论文标题：On Differentiation Among Pilot Signals of Multiple Mobile Targets in Retro-Reflective Beamforming for Wireless Power Transmission

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.08.010

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随着物联网的快速发展，大量小型化、低成本、低功耗的移动电子设备，如射频识别标签和无线传感器，将在不久的将来成为社会的重要组成部分。无线供电将消除或缓解电池寿命问题对其限制，因此无线供电被认为是下一代物联网的使能技术之一。物联网背景下，回复反射波束赋形技术在实现高效无线电力传输方面具有巨大潜力。尽管已有研究的数值结果表明，回复反射波束赋形能够跟踪多个无线功率接收器并相应地生成无线功率波束，但文献中有关回复反射波束赋形的大多数研究工作在实验演示中只包括一个目标。

美国西弗吉尼亚大学理工学院陆明宇研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2023年11月刊发表了题为“On Differentiation Among Pilot Signals of Multiple Mobile Targets in Retro-Reflective Beamforming for Wireless Power Transmission”（回复反射无线功率传输中移动多目标导引信号的区分）的研究性文章，构建了一套数字回复反射波束赋形实验系统。无线功率发射器包括一个由四个天线单元组成的阵列，工作于5.75 GHz频点。多个目标（即多个无线功率接收器）通过5.75 GHz附近的多个离散频点的连续波（CW）导引信号向无线功率发射器请求供电。文章针对向多个接收设备（以下简称“目标”）进行微波无线功率传输的几种回复反射波束赋形方案进行了实验研究。

实验结果表明，当多个目标发射不同频率的连续波导引信号时，只要这些导引信号被无线功率发射器明确地区分，回复反射无线功率发射器就能够产生多个靶向对应目标的无线功率波束。然而，当多个目标的导引信号不能被无线功率发射器适当地区分开来时，就会出现各种复杂的实际问题。具体而言，当多个导引信号以相同频率传输时，无线功率传输性能在很大程度上取决于导引信号之间的相互作用。这在实际应用中是非常不可取的。因此，在多目标回复反射无线功率传输过程中，区分多个目标发出的导引信号是极为关键的。

文章指出，研究的几种针对多个目标的多波束回复反射方案，可以视为类比于无线通信中空分多址接入技术。在无线通信中，多波束旨在实现多个目标之间的最佳分集效果，然而，无线功率传输最关心的应该是最佳功率传输效率，而不是分集效果。虽然在无线通信的背景下，对多波束技术投入了大量的研究工作，但以最佳功率传输效率为目标的多波束技术却很少被探索。尽管文章报道的工作远不足以达成完整的解决方案，但可以为进一步的研究提供一个有意义的方向。由于导引信号的分析和无线功率波形的生成都是通过数字信号处理进行的，文章开发的数字回复反射波束赋形系统便能够适应不同的波形。未来，有关研究人员还将继续努力利用数字回复反射波束赋形系统来探索文章中所提出的各种研究课题。

引用信息：Xin Wang, Long Li, Tie Jun Cui, Mingyu Lu. On Differentiation Among Pilot Signals of Multiple Mobile Targets in Retro-Reflective Beamforming for Wireless Power Transmission [J]. Engineering, 2023, 30(11): 55–62.

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原文链接：https://www.engineering.org.cn/engi/EN/10.1016/j.eng.2023.08.010

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