多 IRS 反射无线能量传输的联合波束路由与资源分配优化
摘要
智能反射面（IRS）可在复杂环境中密集部署，以在基站（BS）与用户间创建级联视距（LoS）链路，从而显著增强信号覆盖。在本文中，我们考虑利用通过多 IRS 反射的信号波束路由，从多天线 BS 向多个能量用户（EU）进行无线能量传输（WPT）。首先，我们提出一种基线波束路由方案，其中每个 IRS 最多服务一个 EU，BS 同时向所有 EU 发射无线功率，而发往不同 EU 的信号经历互不相交的多 IRS 反射路径集合。在此设置下，我们旨在通过联合优化所有 EU 的反射路径、BS/各相关 IRS 处的主动/被动波束赋形，以及 BS 对不同 EU 的功率分配，以最大化所有 EU 中最小接收信号功率，从而解决联合波束路由与资源分配优化问题。接下来，为进一步提升 WPT 性能，我们提出两种新波束路由方案，即动态波束路由与基于子表面的波束路由，其中每个 IRS 可分别通过不同时隙与不同子表面服务多个 EU。特别地，我们证明就所有 EU 中最小采集功率而言，动态波束路由优于基于子表面的波束路由。此外，我们表明动态波束路由的最优性能通过为所有 EU 分配正交时隙进行 WPT 实现。还提出了一种基于团（clique）的优化方法来求解基线波束路由与所提动态波束路由方案的联合波束路由与资源分配问题。最后给出数值结果，证明了所提动态波束路由方案相对于基线方案的优越性能。
引用
@article{arxiv.2307.08548,
title = {Joint Beam Routing and Resource Allocation Optimization for Multi-IRS-Reflection Wireless Power Transfer},
author = {Weidong Mei and Zhi Chen and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.08548},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 9 figures. Our other works on multi-IRS-reflection aided wireless network: single-user single-path routing (arXiv:2010.13589), single-user multi-path routing (arXiv:2110.11104), multi-user single-path routing (arXiv:2101.00217), distributed beam training (arXiv:2106.11896), multi-IRS deployment (arXiv:2209.09828) and a tutorial paper (arXiv:2109.13641)