基于IRS使能相位协作的PS-SWIPT自可持续物联网网络中的能效最大化

基于功率分割的同步无线信息和功率传输(PS-SWIPT)似乎是支持未来自可持续物联网(SS-IoT)网络的一种有前景的解决方案。然而，这些网络的性能受到射频信号强度和信道损伤的限制。为了应对这一挑战，在基于PS-SWIPT的SS-IoT网络中引入智能反射面(IRS)，通过控制信号反射来提高网络效率。本文提出了一种IRS使能的相位协作框架，通过利用用户网络$({\mathtt {U}^{net}})$的相移来提高物联网网络$({\mathtt {I}^{net}})$的能效(EE)，而无需约束${\mathtt {U}^{net}}$的硬件资源。我们利用接入点(AP)的发射波束成形(BF)和IRS端的相移优化，以及AP之间的相位有效协作，以增强${\mathtt {I}^{net}}$的EE性能。该最大化问题被证明是NP难的，因此首先使用低计算复杂度的启发式BF方法（即发射最小均方误差和迫零BF）对${\mathtt {U}^{net}}$求解交替优化(AO)，并使用半定松弛(SDR)方法进行相位优化。为了克服AO的计算复杂度，我们还提出了一种替代解决方案，利用启发式BF方案和迭代算法（即用于相移优化的逐元素块坐标下降法）。接下来，通过利用${\mathtt {U}}^{net}$的最优相移优化PS比和主动BF向量，求解${\mathtt {I}^{net}}$的EE最大化。仿真结果证实，在基于PS-SWIPT的SS-IoT网络中采用IRS相位协作可以在不约束资源的情况下显著提高${\mathtt {I}^{net}}$的EE性能。