In this letter, the achievable rate maximization problem is considered for intelligent reflecting surface (IRS) assisted multiple-input multiple-output (MIMO) systems in an underlay spectrum sharing scenario, subject to interference power constraints at the primary users. The formulated non-convex optimization problem is challenging to solve due to its non-convexity as well as coupling design variables in the constraints. Different from existing works that are mostly based on alternating optimization (AO), we propose a penalty dual decomposition based gradient projection (PDDGP) algorithm to solve this problem. We also provide a convergence proof and a complexity analysis for the proposed algorithm. We benchmark the proposed algorithm against two known solutions, namely a minimum mean-square error based AO algorithm and an inner approximation method with block coordinate descent. Specifically, the complexity of the proposed algorithm grows linearly with respect to the number of reflecting elements at the IRS, while that of the two benchmark methods grows with the third power of the number of IRS elements. Moreover, numerical results show that the proposed PDDGP algorithm yields considerably higher achievable rate than the benchmark solutions.


翻译:在这封信中,考虑到可实现的率最大化问题,以智能反射表面(IRS)协助的多投入多产出(MIMO)系统为核心频谱共享方案,但受主要用户的干扰力限制。由于非convex优化的配制问题及其制约的组合设计变量,因此难以解决。与主要基于交替优化(AO)的现有工程不同,我们提议对基于双分解基梯度投影(PDDGP)的算法来解决这一问题。我们还为拟议的算法提供了趋同证据和复杂分析。我们将提议的算法以两种已知解决办法作为基准,即基于AO算法的最小平均平方差和内近似法与块相协调的底缘。具体地说,拟议的算法的复杂性随着IRS反映元素的数量的线性增长,而两种基准方法的复杂度随着IRS元素数的第三个功率增长而增加。此外,数字结果显示,拟议的PDDGP算法的可实现率大大高于基准解决办法。

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