STAR-RIS 辅助无线供能 NOMA 系统的性能分析与资源分配

本文提出了一种同时透射与反射可重构智能表面（STAR-RIS）辅助的无线供能非正交多址（NOMA）系统，该系统包含一个接入点（AP）、一个 STAR-RIS 以及位于 STAR-RIS 两侧的两个非正交用户。在该系统中，用户首先在下链路从 AP 采集射频能量，然后利用所采集的能量在上链路同时向 AP 发送信息。针对所提系统考虑了两种策略。第一种假设下链路采用时间切换协议而上链路采用能量分割协议，称为 TEP。第二种假设下链路和上链路均采用能量分割协议，称为 EEP。在 Nakagami-m 衰落信道下，研究了所提系统在 TEP 和 EEP 下的中断概率、和吞吐量与平均信息年龄（AoI）。此外，我们还分析了 STAR-RIS 辅助无线供能时分多址（TDMA）系统的中断概率、和吞吐量与平均 AoI。仿真与数值结果表明，采用 TEP 和 EEP 的所提系统优于基准方案，且与 STAR-RIS 辅助无线供能 TDMA 系统相比，显著提升了和吞吐量性能，但降低了中断概率与平均 AoI 性能。进一步，为最大化和吞吐量并保证一定的平均 AoI，我们设计了一种基于遗传算法的时间分配与功率分配（GA-TAPA）算法。仿真结果表明，所提 GA-TAPA 方法可通过自适应调整系统参数显著提升和吞吐量。