有源智能反射面辅助 SWIPT 的波束成形优化
信息论
2022-08-05 v2 信号处理
math.IT
摘要
本文研究一种有源智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息与功率传输（SWIPT）系统。具体而言，部署一个有源 IRS 来辅助多天线接入点（AP）同时向多个单天线信息用户（IU）和能量用户（EU）传送信息与能量。我们研究了具有不同实际目标的两个联合发射与反射波束成形优化问题。第一个问题在 IU 处个体信干噪比（SINR）约束下最大化 EU 采集的加权总功率，第二个问题在 EU 处个体能量采集（EH）约束下最大化 IU 的加权总速率。这些优化问题非凸且难以求得最优解。为处理这两个问题，我们首先严格证明：对于其相应的半定松弛（SDR）重构，不需要专用能量波束，且 SDR 对第一个问题是紧的，从而极大简化了 AP 预编码设计。接着，利用交替优化（AO）、SDR 和连续凸近似（SCA）技术，开发了计算高效的算法以获得所得优化问题的次优解。仿真结果表明，在给定相同总系统功率预算下，相较于基准方案（尤其是采用无源 IRS 的方案），我们所提设计在无线功率传输（WPT）作用距离、总采集能量以及可达速率方面均获得显著性能增益。此外，为有源 IRS 部署在用户附近以利于 WPT/SWIPT 的有效运行是明智的。
引用
@article{arxiv.2203.16093,
title = {Beamforming Optimization for Active Intelligent Reflecting Surface-Aided SWIPT},
author = {Ying Gao and Qingqing Wu and Guangchi Zhang and Wen Chen and Derrick Wing Kwan Ng and Marco Di Renzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.16093},
year = {2022}
}
备注
32 pages, 10 figures, submitted to IEEE journal for possible publication