Weighted Sum-Rate and Energy Efficiency Maximization for Joint ITS and IRS Assisted Multiuser MIMO Networks

波束赋形 发射机 多输入多输出 计算机科学 数学优化 最大化 发射机功率输出 基站 预编码 传输(电信) 对分法 算法 最优化问题 频道(广播) 数学 电信
作者
Wannian Du,Zheng Chu,Gaojie Chen,Pei Xiao,Zihuai Lin,Cheng Huang,Wanming Hao
出处
期刊:IEEE Transactions on Communications [IEEE Communications Society]
卷期号:70 (11): 7351-7364 被引量:11
标识
DOI:10.1109/tcomm.2022.3213356
摘要

The paper proposed a novel intelligent transmission surface (ITS) aided transmitter in an intelligent reflection surface (IRS) assisted multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) network. The ITS deployed in the transmitter architecture can reduce the power consumption in signal beamforming at the base station (BS), and the IRS can help the information transfer from the ITS-aided transmitter to the users. We first maximize the weighted sum rate (WSR) of the users by jointly designing the beamforming vector at the BS and the phase shifts of ITS and IRS. To solve this non-convex optimization problem, we propose an effective algorithm in which the Lagrangian dual transform, the alternative optimization (AO) algorithm and the quadratic transform (QT) method are adopted to simplify the objective function. Then, the bisection search and the alternating direction method of multipliers (ADMM) algorithm are considered to design the optimal beamforming vector and phase shifts of ITS and IRS, respectively. Furthermore, the paper explores the energy efficiency (EE) maximization problem to emphasize the value of the ITS-assisted transmitter in terms of power savings. Finally, we compare the simulation results to various state-of-the-art techniques to see how much better the proposed algorithm is in terms of WSR and EE.
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