We study a multi-source wireless power transfer (WPT) enabled network supporting multi-sensor transmissions. Activated by energy harvesting (EH) from multiple WPT sources, sensors transmit short packets to a destination with finite blocklength (FBL) codes. This work for the first time characterizes the FBL reliability for such multi-source WPT enabled network and provides reliability-oriented resource allocation designs, while a practical nonlinear EH model is considered. For scenario with a fixed frame structure, we maximize the FBL reliability via optimally allocating the transmit power among multi-source. In particular, we first investigate the relationship between the FBL reliability and multiple WPT source power, based on which a power allocation problem is formulated. To solve the formulated non-convex problem, we introduce auxiliary variables and apply successive convex approximation (SCA) technique to the non-convex component. Consequently, a sub-optimal solution can be obtained. Moreover, we extend our design into a dynamic frame structure scenario, i.e., the blocklength allocated for WPT phase and short-packet transmission phase are adjustable, which introduces more flexibility and new challenges to the system design. We provide a joint power and blocklength allocation design to minimize the system overall error probability under the total power and blocklength constraints. To address the high-dimensional optimization problem, auxiliary variables introduction, multiple variable substitutions and SCA technique utilization are exploited to reformulate and efficiently solve the problem. Finally, through numerical results, we validate our analytical model and evaluate the system performance, where a set of guidelines for practical system design are concluded.


翻译:我们研究了一种支持多传感器传输的多源无线能量传输(WPT)网络。通过从多个WPT源进行能量收集(EH)激活,传感器采用有限块长(FBL)编码向目的地传输短包。本工作首次刻画了此类多源WPT网络的FBL可靠性,并在考虑实际非线性EH模型的基础上,提出了面向可靠性的资源分配方案。针对固定帧结构场景,我们通过优化分配多源之间的发射功率来最大化FBL可靠性。具体来说,我们首先探究了FBL可靠性与多WPT源功率之间的关系,并据此构建了功率分配问题。为求解所提出的非凸问题,我们引入辅助变量,并对非凸分量应用逐次凸近似(SCA)技术,从而获得次优解。此外,我们将设计扩展到动态帧结构场景,即WPT阶段和短包传输阶段分配的块长是可调节的,这为系统设计带来了更大的灵活性和新的挑战。我们提出了一种联合功率与块长分配方案,以在总功率和总块长约束下最小化系统整体误码概率。为处理高维优化问题,我们利用辅助变量引入、多重变量替换以及SCA技术来重新表述并高效求解该问题。最后,通过数值结果验证了分析模型并评估了系统性能,总结出一套实际系统设计指导原则。

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