IRS辅助的WPCNs:一种动态IRS波束成形新优化框架
信息论
2021-11-22 v2 新兴技术
网络与互联网体系结构
math.IT
摘要
本文提出一种新的动态智能反射面(IRS)波束成形框架,以提升IRS辅助无线携能通信网络(WPCN)的和吞吐量。具体而言,联合优化跨时域的IRS相移向量与资源分配,以增强混合接入点(HAP)与多个无线供能设备之间的下行无线能量传输(DL WPT)与上行无线信息传输(UL WIT)效率。为此,我们首先研究动态IRS波束成形的三种特例,即用户自适应IRS波束成形、上行自适应IRS波束成形与静态IRS波束成形,刻画其最优性能关系并提出相应算法。有趣的是,经严格证明后两种情形达到相同吞吐量,从而在实际中可将上行自适应IRS波束成形所需优化的IRS相移数量与信令开销减半。随后,我们提出一种适用于任意给定可用IRS相移向量数的动态IRS波束成形通用优化框架。尽管该通用问题因优化变量高度耦合而具非凸性,我们提出两种算法求解之;其中低复杂度算法利用了最优解的内在结构以及用户自适应与静态IRS波束成形情形的解。仿真结果验证了我们的理论发现,阐明了具动态波束成形的IRS对频谱与能量高效WPCNs的实际意义,并证明了所提设计相较各类基准方案的有效性。
引用
@article{arxiv.2107.03251,
title = {IRS-Aided WPCNs: A New Optimization Framework for Dynamic IRS Beamforming},
author = {Qingqing Wu and Xiaobo Zhou and Wen Chen and Jun Li and Xiuyin Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.03251},
year = {2021}
}
备注
Submitted to IEEE TWC