In this paper, we develop a novel multiple access (MA) protocol for an intelligent reflecting (IRS) aided uplink transmission network by incorporating the IRS-aided time-division MA (I-TDMA) protocol and the IRS-aided non-orthogonal MA protocol (I-NOMA) protocol as special cases. Two typical communication scenarios, namely the transmit power limited case and the transmit energy limited case are considered, where the device's rearranged order, time and power allocation, as well as dynamic IRS beamforming patterns over time are jointly optimized to minimize the sum transmission delay. To shed light on the superiority of the proposed IRS-aided hybrid MA (I-HMA) protocol over conventional protocols, the conditions under which I-HMA outperforms I-TDMA and I-NOMA are revealed by characterizing their corresponding optimal solution. Then, a computationally efficient algorithm is proposed to obtain the high-quality solution to the corresponding optimization problems. Simulation results validate our theoretical findings, demonstrate the superiority of the proposed design, and draw some useful insights. Specifically, it is found that the proposed protocol can significantly reduce the sum delay by combining the additional gain of dynamic IRS beamforming with the high spectral efficiency of NOMA, which thus reveals that integrating IRS into the proposed HMA protocol is an effective solution for delay-aware optimization. Furthermore, it reveals that the proposed design reduces the time consumption not only from the system-centric view, but also from the device-centric view.


翻译:在本文中,我们为智能反射(IRS)辅助上链传输网络开发了一个新型的多重存取(MA)协议,将IRS协助的时间分流MA(I-TDMA)协议和IRS协助的非横向MA协议(I-NOMA)协议作为特例纳入其中。两种典型的通信情景,即输电有限和传输能源有限案例被考虑,即该装置的重新排列顺序、时间和电力分配以及动态IRS逐渐形成的模式被联合优化,以尽量减少传输的延误。为了阐明IRS所协助的时间分流MA(I-HMA)协议相对于常规协议的优越性,IMA所协助的非横向混合协议(I-HMA)协议(I-NOMA)协议(I-NOMA)协议(I-NOMA)在其中优于I-TDMA和I-NOMA协议(I-NOMA)协议(I-NOMA)的条件之下通过描述相应的最佳解决方案的特征而暴露出来。然后,提出一个计算高效的算法,目的是为相应的优化问题找到我们的理论结论,表明拟议设计的设计优劣性设计,但从某些IMAS级观点来看,因此,HMA的拟议的节流化的节流化的节制的节流化的节能反映了IMA(I-R)的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制能够会显示的节制的节制将使得会显示,因此使提高了了IMA-节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的节制的延。

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