A simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface (STAR-RIS) assisted downlink (DL) active and uplink (UL) backscatter communication (BackCom) framework is proposed. More particularly, a full-duplex (FD) base station (BS) communicates with the DL users via the STAR-RIS's transmission link, while exciting and receiving the information from the UL BackCom devices with the aid of the STAR-RIS's reflection link. Non-orthogonal multiple access (NOMA) is exploited in both DL and UL communications for improving the spectrum efficiency. The system weighted sum rate maximization problem is formulated for jointly optimizing the FD BS active receive and transmit beamforming, the STAR- RIS passive beamforming, and the DL NOMA decoding orders, subject to the DL user's individual rate constraint. To tackle this challenging non-convex problem, we propose an alternating optimization (AO) based algorithm for the joint active and passive beamforming design with a given DL NOMA decoding order. To address the potential high computational complexity required for exhaustive searching all the NOMA decoding orders, an efficient NOMA user ordering scheme is further developed. Finally, numerical results demonstrate that: i) compared with the baseline schemes employing conventional RISs or space division multiple access, the proposed scheme achieves higher performance gains; and ii) higher UL rate gain is obtained at a cost of DL performance degradation, as a remedy, a more flexible performance tradeoff can be achieved by introducing the STAR-RIS.


翻译:提出了一种基于同时透射和反射可重构智能表面(STAR-RIS)辅助的下行主动通信与上行反向散射通信(BackCom)框架。具体而言,全双工基站(BS)通过STAR-RIS的透射链路与下行用户进行通信,同时借助STAR-RIS的反射链路激励并接收来自上行BackCom设备的信息。为提升频谱效率,下行和上行通信均采用非正交多址接入(NOMA)技术。本文以系统加权和速率最大化问题为目标,联合优化全双工基站主动接收与发射波束成形、STAR-RIS无源波束成形以及下行NOMA解码顺序,并受限于下行用户的个体速率约束。针对这一非凸优化难题,提出了一种基于交替优化(AO)的联合主动与无源波束成形设计算法,并预先设定下行NOMA解码顺序。为降低穷举所有NOMA解码顺序所需的高计算复杂度,进一步开发了一种高效的NMA用户排序方案。最后,数值结果表明:i)与采用传统RIS或空分多址接入的基线方案相比,所提方案实现了更高的性能增益;ii)上行速率增益的提升以下行性能损失为代价,而引入STAR-RIS可提供更灵活的性能权衡方案。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2018年4月8日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
4+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
4+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
7+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
5+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
10+阅读 · 9月21日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员