| IRS辅助的SWIPT系统中基于能效优先的波束成形设计与优化 |
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| 引用本文： | 许晓荣,朱薇薇,包建荣,朱卫平,冯维,姚英彪.IRS辅助的SWIPT系统中基于能效优先的波束成形设计与优化[J].电信科学,2022,38(1):36-46. |
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| 作者姓名： | 许晓荣 朱薇薇 包建荣 朱卫平 冯维 姚英彪 |
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| 作者单位： | 杭州电子科技大学通信工程学院,浙江杭州 310018;康考迪亚大学电子与计算机工程系,加拿大蒙特利尔 H3G1M8 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金资助项目(No.U1809201)；;浙江省自然科学基金一般项目(No.LY19F010011)；;浙江省教育厅科研项目(No.Y202044430)； |
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| 摘 要： | 以智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)辅助的无线携能通信(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)系统为背景,研究了该系统中基于能效优先的多天线发送端有源波束成形与IRS无源波束成形联合设计与优化方法。以最大化接收端的最小能效为优化目标,构造在发送端功率、接收端能量阈值、IRS相移等多约束下的非线性优化问题,用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)求解。采用Dinkelbach算法转化目标函数,通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)得到发送端有源波束成形向量。采用SDR得到IRS相移矩阵与反射波束成形向量。结果表明,该系统显著降低了系统能量收集(energy harvesting,EH)接收端的能量阈值。当系统总电路功耗为?15 dBm时,所提方案的用户能效为300 KB/J。当IRS反射阵源数与发送天线数均为最大值时,系统可达最大能效。
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| 关 键 词： | 智能反射面 无线携能通信 能效优先 波束成形 交替方向乘子法 |
Energy-efficiency priority based beamforming design and optimization in IRS-assisted SWIPT system |
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| XU Xiaorong,ZHU Weiwei,BAO Jianrong,ZHU Weiping,FENG Wei,YAO Yingbiao.Energy-efficiency priority based beamforming design and optimization in IRS-assisted SWIPT system[J].Telecommunications Science,2022,38(1):36-46. |
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| Authors: | XU Xiaorong ZHU Weiwei BAO Jianrong ZHU Weiping FENG Wei YAO Yingbiao |
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| Affiliation: | (School of Communication Engineering,Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China;Department of Electrical and Computer Engineering,Concordia University,Montreal H3G1M8,Canada) |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | intelligent reflecting surface simultaneous wireless information and power transfer energy-efficiency priority beamforming alternating direction method of multipliers |
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