In diesem Artikel wird ein STAR-RIS-unterstütztes SWIPT-System vorgestellt, bei dem ein STAR-RIS eingesetzt wird, um eine Mehrfachantenne-Zugangspunkt (AP) bei der gleichzeitigen Übertragung von Informationen und Energie an mehrere Einzelantennen-Informationsnutzer (IUs) und Energieverbraucher (EUs) zu unterstützen. Zwei praktische STAR-RIS-Betriebsprotokolle, nämlich Energy Splitting (ES) und Time Switching (TS), werden untersucht.
Unter der Annahme von unvollständiger Kanalzustandsinformation (CSI) wird ein mehrkriterielles Optimierungsproblem (MOOP) formuliert, um den grundlegenden Zielkonflikt zwischen Informationsübertragungsrate und Energieübertragungsleistung zu untersuchen. Zur Lösung des MOOP wird es zunächst in ein einkriterielle Optimierungsproblem (SOOP) umgewandelt, das dann durch Approximation der semi-unendlichen Ungleichheitsbedingungen mit dem S-Verfahren reformuliert wird.
Für ES wird ein auf Wechseloptimierung (AO) basierter Algorithmus entwickelt, um die aktive Strahlformung des AP und die passive Strahlformung des STAR-RIS gemeinsam zu entwerfen, wobei eine Strafmethode für das Design der STAR-RIS-Strahlformung verwendet wird. Der entwickelte Algorithmus wird dann für TS erweitert, um die Zeitallokationsrichtlinie und Strahlformungsvektoren in einem zweischichtigen iterativen Verfahren zu optimieren.
Die numerischen Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von STAR-RIS im Vergleich zu herkömmlichen RIS, insbesondere bei der Energieübertragung für EUs, einen erheblichen Leistungsgewinn erzielt. Darüber hinaus erweist sich das TS-Protokoll als robuster gegenüber unvollständiger CSI als das ES-Protokoll.
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by Guangyu Zhu,... lúc arxiv.org 03-25-2024
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