The growth of Internet of Things (IoT) networks has made battery replacement in IoT devices increasingly challenging. This issue is particularly pronounced in scenarios with a large number of IoT devices, in locations where IoT devices are difficult to access, or when frequent replacement is necessary. The risk of losing or forgetting some IoT devices also exists, leading to a risk of hazardous chemical leakage and e-waste in nature. Radio Frequency(RF) wireless power transfer (WPT) offers an alternative solution for powering these devices. Moreover, it has been observed that the receivers absorb less than one-millionth of the transmitter energy while surrounding objects absorb the remainder. This situation opens up the possibility of leveraging existing wireless infrastructures, such as base stations (BSs), to charge IoT devices. In this thesis, we focus on analyzing the feasibility and limitations of battery-less operation of IoT devices using RF WPT technology, along with energy harvesting (EH) from existing wireless communication infrastructure. We explore both indoor and outdoor scenarios for powering IoT devices. Initially, we consider an outdoor environment where an IoT device periodically harvests energy from existing BSs and transmits a data packet related to sensor measurement. We analyze the coverage range of energy harvesting from a BS for powering IoT devices, which shows a tradeoff between the coverage range and the rate of sensor measurements. Additionally, we compare the operational domain in terms of the range and measurement rate for WPT and battery-powered technologies. Furthermore, we consider the coverage probability for a multi-site scenario, which is the likelihood that a randomly allocated IoT device harvests enough power to enable its operation. We derive an expression for this probability at a random location in terms of harvesting sufficient power for IoT device operation at a given measurement rate. Next, we consider the remote powering of IoT devices inside an aircraft. Wired sensors add weight and maintenance costs to the aircraft. Although replacing data cables with wireless communication reduces costs and simplifies deployment, providing power cables for the sensors remains challenging. We assume fixed locations for IoT devices inside an aircraft. The goal is to minimize the number of WPT transmitters for a given cabin geometry and IoT device duty cycles. We address WPT system design under channel uncertainties through robust optimization. Following this, we turn our attention to energy harvesting at a reconfigurable intelligent surface (RIS). The potential benefits of using RIS compared to traditional relays when it comes to improving wireless coverage have been debated in previous works, under the assumption that both technologies have a wired power supply. The comparison would be entirely different if the RIS can become self-sustaining, which is not possible for relays. Therefore, we explore energy harvesting for RIS, proposing an algorithm for phase adjustment to maximize energy harvesting from RF sources based on power measurements. Lastly, we explore the charging of zero-energy devices (ZEDs) via a RIS. Mitigating the path loss in WPT requires large antenna arrays, which leads to increased hardware complexity, as it demands an RF chain per antenna element. Alternatively, RIS offers high beamforming gain with simpler hardware. Therefore, we consider RIS-assisted RF charging of ZEDs. We develop dynamic algorithms for battery-aware and queue-aware scenarios, adjusting RIS phases and transmission power to meet the requirements.

Ökningen av antalet Internet of Things (IoT)-nätverk har gjort batteri-byte i IoT-enheter alltmer utmanande. Detta problem är särskilt besvärligt i scenarier med ett stort antal IoT-enheter, på platser där IoT-enheter är svåra att komma åt, eller när frekventa batteribyten är nödvändiga. Risken att förlora eller glömma bort vissa IoT-enheter finns också, vilket leder till en risk för farligt kemiskt läckage och elektronikskrot i naturen. Trådlös energiöverföring(eng. wireless power transfer, WPT) via radiofrekvens-signaler erbjuder en alternativ lösning för att strömförsörja dessa enheter. När en trådlösa sändare skickar signaler når mindre än en miljondel av energin till de tilltänkta mottagarna,medan resten absorberas av omgivningen. Denna situation skapar möjligheten att utnyttja befintlig trådlös infrastruktur, såsom basstationer,för att ladda IoT-enheter med WPT-teknik. I denna avhandling fokuserar vi på att analysera genomförbarheten och begränsningarna av batterilös drift av IoT-enheter med radiofrekvens-WPT-teknologi, tillsammans med energi utvinningfrån befintlig trådlös kommunikationsinfrastruktur. Vi utforskar energiförsörjning av IoT-enheter både i inomhus- och utomhusscenarier.

Först utforskar vi en utomhusmiljö där en IoT-enhet periodiskt skördar energi från befintliga basstationers signaler och använder den till att sända datapaket relaterade till sensormätningar. Vi analyserar täckningsområdet runten basstation för energiutvinning, vilket visar en avvägning mellan räckvidd och sensormätningens frekvens. Vi jämför WPT-lösningen med batteridrivna teknologier. Därefter analyserar vi täckningssannolikheten i ett fall medmånga basstationer. Detta är sannolikheten att en slumpmässigt placeradIoT-enhet kan skörda tillräckligt med kraft för sin drift. Vi härleder ett uttryck för denna sannolikhet för en given mätningfrekvens.

Därefter analyserar vi energiförsörjning till IoT-enheter inuti ett flygplan.Kabelanslutna sensorer adderar vikt och underhållskostnader till flygplan.Även om kostnaderna minskar ifall datakablar ersätts med trådlös kommunikation så krävs fortfarande strömkablar, men dessa kan eventuellt ersättasmed WPT. Vi antar att IoT-enheterna har förutbestämda placeringar inuti ett flygplan. Målet är att minimera antalet WPT-sändare med hänsyn till kabinens geometri och IoT-enheternas driftcykler. Vi adresserar WPT systemdesign under kanalosäkerheter genom robust optimering.

Efter detta vänder vi vår uppmärksamhet mot energiutvinning för en omkonfigurerbar intelligent yta (eng. reconfigurable intelligent surface, RIS). De potentiella fördelarna med RIS jämfört med traditionella reläer när det gäller att förbättra trådlös täckning har debatterats i tidigare arbeten, under antagandet att båda teknikerna är kabelanslutna till en strömkälla. Jämförelsen blir en annan ifall vi kan göra RIS självförsörjande, eftersom detta inte är möjligt för reläer. Därför utforskar vi trådlös energiutvinning för RIS och föreslår en algoritm för fasjustering för att maximera energiutvinning från radiofrekvens-signaler baserat på energimätningar.

Slutligen utforskar vi laddning av nollenergienheter (eng. zero-energy devices,ZED) med stöd av en RIS som reflekterar signaler mot enheterna. Föratt motverka utbredningsförlusterna i WPT krävs traditionellt stora gruppantennerpå basstationen, vilket leder till ökad hårdvarukomplexitet, eftersomivdet kräver en radio per antennelement. Alternativt erbjuder RIS hög lobformningsvinstmed enklare hårdvara. Därför analyserar vi RIS-assisterad WPTladdningav ZED. Vi utvecklar dynamiska algoritmer för batterimedvetna ochkömedvetna scenarier där vi justerar RIS-faser och sändningseffekten för attuppfylla kraven.