Bistatic backscatter communication (BackCom) allows passive tags to transmit over extended ranges, but at the cost of having carrier emitters either transmitting at high powers or being deployed very close to tags. In this paper, we examine how the presence of an intelligent reflecting surface (IRS) could benefit the bistatic BackCom system. We study the transmit power minimization problem at the carrier emitter, where its transmit beamforming vector is jointly optimized with the IRS phase shifts, whilst guaranteeing a required BackCom performance. A unique feature in this system setup is the multiple IRS reflections experienced by signals traveling from the carrier emitter to the reader, which renders the optimization problem highly nonconvex. Therefore, we propose algorithms based on the minorization-maximization and alternating optimization techniques to obtain approximate solutions for the joint design. We also propose low-complexity algorithms based on successive optimization of individual phase shifts. Our results reveal considerable transmit power savings in both single-tag and multi-tag systems, even with moderate IRS sizes, which may be translated to significant range improvements using the original transmit power or a reduction of the reliance of tags on carrier emitters located at close range.


翻译:在本文中,我们研究智能反射表面的存在如何有利于二相反射反射波通信系统(BackCom) 。我们研究母相光成形矢量的传输最小化问题,即其传输波束矢量与IRS相位转移联合优化,同时保证所需的反射波性能。这个系统设置的一个独特特征是,承运人发射者向读者发送信号所经历的IRS多次反射,使得优化问题高度不相容。因此,我们建议基于微小分辨和交替优化技术的算法,以获得联合设计的近似解决方案。我们还提议在相继优化单个阶段转移的基础上采用低相容性算法。我们的结果显示,单相形和多相形系统,即使有中度的IRS大小系统,都有大量的传输节能,这可能会使优化问题高度非相容化。因此,我们建议采用基于微分辨法的算法和交替优化技术,以获得联合设计的近似解决方案。我们还提议在单相位移动优化的基础上采用低相容算法。我们的结果表明,单相和多相系系统,即使是中等的IRS尺寸系统都可转换为重大的传输节能节省,这些系统可能转换为重大范围的改进。

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