This paper studies intelligent reflecting surface (IRS)-aided full-duplex (FD) wireless-powered communication network (WPCN), where a hybrid access point (HAP) broadcasts energy signals to multiple devices for their energy harvesting in the downlink (DL) and meanwhile receives information signals in the uplink (UL) with the help of IRS. Particularly, we propose three types of IRS beamforming configurations to strike a balance between the system performance and signaling overhead as well as implementation complexity. We first propose the fully dynamic IRS beamforming, where the IRS phase-shift vectors vary with each time slot for both DL wireless energy transfer (WET) and UL wireless information transmission (WIT). To further reduce signaling overhead and implementation complexity, we then study two special cases, namely, partially dynamic IRS beamforming and static IRS beamforming. For the former case, two different phase-shift vectors can be exploited for the DL WET and the UL WIT, respectively, whereas for the latter case, the same phase-shift vector needs to be applied for both DL and UL transmissions. We aim to maximize the system throughput by jointly optimizing the time allocation, HAP transmit power, and IRS phase shifts for the above three cases. Two efficient algorithms based on alternating optimization and penalty-based algorithms are respectively proposed for both perfect self-interference cancellation (SIC) case and imperfect SIC case by applying successive convex approximation and difference-of-convex optimization techniques. Simulation results demonstrate the benefits of IRS for enhancing the performance of FD-WPCN, and also show that the IRS-aided FD-WPCN is able to achieve significantly performance gain compared to its counterpart with half-duplex when the self-interference (SI) is properly suppressed.


翻译:本文研究的是智能,反映由平面(IRS)协助的全多面(FD)无线动力通信网络(WPCN)表面(IRS),混合接入点(HAP)将能源信号传送给多个设备,以便在下行(DL)中收集能源,同时在IRS的帮助下接收上行(UL)信息信号。特别是,我们提议三种IRS光束配置类型,以便在系统性能和显示间接费用以及执行复杂性之间取得平衡。我们首先提议完全动态的IRS形成全方位(IRS),即IRSS级(IR)级(IRS)级变换矢量(WCN)介质(WP)成型(WP),在DL无线能源传输(WET)和UL无线信息传输(UIT)的每个时段,IRS级变异矢量(IRS级(WI-S)值传输(WI-SL)值变压(IL)值变异性能(RSL)的变价(I-SL)变换码(IRS级(I-SL)系统变压(IL-SL)系统变压(OL-SL)的变价(OL-SL)的变价(OL)的变换码(SL-L)的变换码(SL-L-L),在最大变换码(SL-L-L-L-L)的变压(OT)的变换码(SL-L-L-L-L)的变换码性能(SL)的变换码(SDRDRVT),在最大分数(OVT)的性能(SDT)中,我们的变换码(OT)的变换换码(T)的变),在三下,在提高)中,在提高中,在提高(SDT)中,在最大量性能中,在最大分数中能中,在提高中,在提高中,在最大分量性能中,在最大分量中,三)和L-L-L-L-L-L-L-L-L-L-SL-L-L-L-L-L-L-L-

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