We investigate the joint uplink-downlink design for time-division-duplexing (TDD) and frequency-division-duplexing (FDD) multi-user systems aided by an intelligent reflecting surface (IRS). We formulate and solve a multi-objective optimization problem to maximize uplink and downlink rates as a weighted-sum problem (WSP) that captures the trade-off between achievable uplink and downlink rates. We propose a resource allocation design that optimizes the WSP by jointly optimizing the beamforming vectors, power control and IRS phase shifts where the same IRS configuration is used for assisting uplink and downlink transmissions. In TDD, the proposed IRS design reduces the overhead associated with IRS configuration and the need for quiet periods while updating the IRS. In addition, a joint IRS design is critical for supporting concurrent uplink and downlink transmissions in FDD. We investigate the effect of different user-weighting strategies and different parameters on the performance of the joint IRS design and the resultant uplink-downlink trade-off regions. In all FDD scenarios and some TDD scenarios, the joint design significantly outperforms the heuristic of using the IRS configuration optimized for uplink (respectively, downlink) to assist the downlink (respectively, uplink) transmissions and substantially bridges the gap to the upper bound of allowing different IRS configurations in uplink and downlink.


翻译:我们在智能反射表面(IRS)的协助下,对时间配置、调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-多用户系统的联合上行-下行链路设计进行了调查。我们制定并解决了一个多目标优化问题,以最大限度地将上行和下行链路率作为加权和总和问题(WSP),从而将可实现的上行和下行链路率之间的权衡取向。我们建议了一种资源分配设计,通过共同优化用于协助上行和下行传输的调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-多用户系统(DDS)配置的同一配置减少了与IRS配置相关的间接费用和对静悄悄时期的需要。此外,联合调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调和调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调频-调情-调情-调频-调情-调情-调情-调情-调情-调情-调频-调频-调调调调调调调调调调调调调-调-调-调-调-调-调-调调调调调调调-调-调-调-调-调调调调-调-调调调调调-调-调-调-调-调-调-调-调调调调调调调调调调调-调调调调调调调调-调-调-调调调调调-调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调-调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调调

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