基于非线性能量收集模型的智能反射面辅助 SWIPT 系统最大最小公平能效波束成形设计
信息论
2021-03-24 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文考虑一个智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息与功率传输（SWIPT）网络，其中多个用户从发射机的传输信号中解码数据并收集能量。所提出的设计算法利用高性价比的 IRS 建立有利的通信环境以提升公平能效。具体而言，我们在最小速率、最小收集能量和发射功率约束下，通过联合设计基站（BS）的发射信息与能量波束成形、IRS 的相移以及所有用户的功率分割（PS）比，研究系统的最大最小能效（EE）。所表述的问题是非凸的，因此难以求解。我们提出两种算法，即基于罚函数的方法和基于内近似（IA）的方法，以处理该优化问题的非凸性。为此，我们将原问题划分为两个子问题，并对两种所提算法均应用交替优化（AO）算法进行迭代处理。特别地，在基于罚函数算法的第一个子问题中，利用半定松弛（SDR）技术、凸差（DC）规划、majorization-minimization（MM）方法和分数规划理论将非凸优化问题转化为可有效求解的凸形式。对于第二个子问题，提出一种基于罚函数的方法来处理所提算法中由 IRS 引入的相移优化。对于基于 IA 的方法，我们在第一个子问题中联合优化波束成形向量与相移，而 PS 比则被最优求解……
引用
@article{arxiv.2103.12195,
title = {Max-Min Fair Energy-Efficient Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-Aided SWIPT Systems with Non-linear Energy Harvesting Model},
author = {Shayan Zargari and Ata Khalili and Qingqing Wu and Mohammad Robat Mili and Derrick Wing Kwan Ng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.12195},
year = {2021}
}
备注
Minor Revision by IEEE TVT