The performance of Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT) is mainly constrained by the received Radio-Frequency (RF) signal strength. To tackle this problem, we introduce an Intelligent Reflecting Surface (IRS) to compensate the propagation loss and boost the transmission efficiency. This paper proposes a novel IRS-aided SWIPT system where a multi-carrier multi-antenna Access Point (AP) transmits information and power simultaneously, with the assist of an IRS, to a single-antenna User Equipment (UE) employing practical receiving schemes. Considering harvester nonlinearity, we characterize the achievable Rate-Energy (R-E) region through a joint optimization of waveform, active and passive beamforming based on the Channel State Information at the Transmitter (CSIT). This problem is solved by the Block Coordinate Descent (BCD) method, where we obtain the active precoder in closed form, the passive beamforming by the Successive Convex Approximation (SCA) approach, and the waveform amplitude by the Geometric Programming (GP) technique. To facilitate practical implementation, we also propose a low-complexity design based on closed-form adaptive waveform schemes. Simulation results demonstrate the proposed algorithms bring considerable R-E gains with robustness to CSIT inaccuracy and finite IRS states. Results also emphasize the importance of modeling harvester nonlinearity in the passive beamforming and entire IRS-aided SWIPT design.


翻译:模拟无线信息和电源传输(SWIPT)的性能主要受到接收的无线电-频频信号强度的限制。 为了解决这一问题,我们引入了一个智能反射表面(IRS),以弥补传播损失,提高传输效率。本文件建议建立一个新型的IRS辅助SWIPT系统,在这个系统里,多载多载多保险接入接入点(AP)在IRS的协助下,使用实用的接收计划,将信息和权力同时传送到单一保险用户设备(UE)。考虑到收割器不线性,我们通过在传输器频道国家信息的基础上联合优化波形、主动和被动反射波成型(IRS)区域。这个问题由块协调源(BCD)方法解决,我们从那里获得封闭式的主动前导,由Cevex Approximcolation (SCASCA) 方法被动地成型,而Sloformat-Amerity Ener-RE-E(GPR-E)系统化非线性精度(R-E-RV)区域规划系统(S-S-Rest-Rest-Rest-Rismal-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rest-Rismal-Rismal-S-Ax-S-S-S-Ax-A)系统,我们提出一个基于的大规模规划的大规模的大规模规划的大规模规划的大规模规划的大规模规划图。还提议。我们。我们,我们,还提出一个基于的缩缩算算算算算方法,我们提议以以以基于的低缩算方法,我们提议以相当的软式的软式的软式的缩算方法。

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