We investigate the joint uplink-downlink configuration of an intelligent reflecting surface (IRS) for multi-user frequency-division-duplexing (FDD) and time-division-duplexing (TDD) systems. This is motivated in FDD since uplink and downlink transmissions occur simultaneously and hence an IRS must be jointly configured for both transmissions. In TDD, while a joint design is not strictly necessary, it can significantly reduce feedback overhead, power consumption, and configuration periods associated with updating the IRS. To compute the trade-off between uplink and downlink rates achieved by a joint design, a weighted-sum problem is formulated and optimized using a developed block-coordinate descent algorithm. The resulting uplink-downlink trade-off regions are investigated by numerical simulation to gain insights into different scenarios. In all FDD scenarios and some TDD scenarios, the jointly optimized design significantly outperforms the fixed-uplink (fixed-downlink) heuristic of using the IRS configuration optimized for uplink (downlink) to assist downlink (uplink) transmissions. Moreover, the joint design substantially bridges the gap to the individual design upper bound of allowing different IRS configurations in uplink and downlink. Otherwise, in the remaining TDD scenarios, the fixed-uplink and fixed-downlink designs nearly achieve the individual design performance and substantially reduce overhead and/or complexity compared to the optimized joint design and individual design.


翻译:我们调查了一个智能反射表面(IRS)的联合上链-下链路配置(IRS),用于多用户频率-分错和时间-分错(TDD)系统。这在FDD中具有动力,因为上链和下链传输同时发生,因此必须为两种传输联合配置IRS。在TDD中,虽然联合设计并不绝对必要,但可以大大减少与更新IRS相关的反馈管理、电力消耗和配置期。要用一个联合设计实现的上链和下链路率之间的权衡,就使用一个发达的区划相交接的后传算法来制定和优化加权和加权问题。由此产生的上链-下链路交易区域通过数字模拟来调查,以获得对不同情况的洞察力。在所有FDD方案和某些TDD假设中,联合优化的设计大大优于固定链路(固定下链路),使用IRS下线配置优化的下链路(下链路),以协助下链路(上链)下链(上链路)下线(上下链路)和上下链路的单个设计,最终将单个设计固定型设计连接连接连接连接连接连接连接连接与新的设计。此外,联合设计大大连接将单个设计将单个设计与单个设计与不同的设计连接连接连接连接连接连接连接连接连接连接连接。

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