In this paper, we investigate and analyze energy recycling for a reconfigurable intelligent surface (RIS)-aided wireless-powered communication network. As opposed to the existing works where the energy harvested by Internet of things (IoT) devices only come from the power station, IoT devices are also allowed to recycle energy from other IoT devices. In particular, we propose group switching- and user switching-based protocols with time-division multiple access to evaluate the impact of energy recycling on system performance. Two different optimization problems are respectively formulated for maximizing the sum throughput by jointly optimizing the energy beamforming vectors, the transmit power, the transmission time, the receive beamforming vectors, the grouping factors, and the phase-shift matrices, where the constraints of the minimum throughput, the harvested energy, the maximum transmit power, the phase shift, the grouping, and the time allocation are taken into account. In light of the intractability of the above problems, we respectively develop two alternating optimization-based iterative algorithms by combining the successive convex approximation method and the penalty-based method to obtain corresponding sub-optimal solutions. Simulation results verify that the energy recycling-based mechanism can assist in enhancing the performance of IoT devices in terms of energy harvesting and information transmission. Besides, we also verify that the group switching-based algorithm can improve more sum throughput of IoT devices, and the user switching-based algorithm can harvest more energy.

中文翻译：

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无痛收获：从无线供电 RIS 辅助通信中回收反射能量

在本文中，我们调查和分析了可重构智能表面 (RIS) 辅助无线供电通信网络的能量回收。与现有的物联网（IoT）设备收集的能量仅来自发电站的工作不同，物联网设备也可以从其他物联网设备回收能量。特别是，我们提出了具有时分多址的基于组交换和用户交换的协议，以评估能量回收对系统性能的影响。通过联合优化能量波束形成向量、发射功率、传输时间、接收波束形成向量、分组因子和相移矩阵，分别制定了两个不同的优化问题，以最大化总吞吐量，其中最小约束吞吐量，收集的能量、最大发射功率、相移、分组和时间分配都被考虑在内。针对上述问题的难解性，我们分别开发了两种基于交替优化的迭代算法，将逐次凸逼近法和基于惩罚的方法相结合，得到相应的次优解。仿真结果验证了基于能量回收的机制可以帮助提高物联网设备在能量​​收集和信息传输方面的性能。此外，我们还验证了基于组切换的算法可以提高物联网设备的总吞吐量，基于用户切换的算法可以收获更多的能量。并考虑时间分配。针对上述问题的难解性，我们分别开发了两种基于交替优化的迭代算法，将逐次凸逼近法和基于惩罚的方法相结合，得到相应的次优解。仿真结果验证了基于能量回收的机制可以帮助提高物联网设备在能量​​收集和信息传输方面的性能。此外，我们还验证了基于组切换的算法可以提高物联网设备的总吞吐量，基于用户切换的算法可以收获更多的能量。并考虑时间分配。针对上述问题的难解性，我们分别开发了两种基于交替优化的迭代算法，将逐次凸逼近法和基于惩罚的方法相结合，得到相应的次优解。仿真结果验证了基于能量回收的机制可以帮助提高物联网设备在能量​​收集和信息传输方面的性能。此外，我们还验证了基于组切换的算法可以提高物联网设备的总吞吐量，基于用户切换的算法可以收获更多的能量。我们分别开发了两种基于交替优化的迭代算法，将逐次凸逼近法和基于惩罚的方法相结合，得到相应的次优解。仿真结果验证了基于能量回收的机制可以帮助提高物联网设备在能量​​收集和信息传输方面的性能。此外，我们还验证了基于组切换的算法可以提高物联网设备的总吞吐量，基于用户切换的算法可以收获更多的能量。我们分别开发了两种基于交替优化的迭代算法，将逐次凸逼近法和基于惩罚的方法相结合，得到相应的次优解。仿真结果验证了基于能量回收的机制可以帮助提高物联网设备在能量​​收集和信息传输方面的性能。此外，我们还验证了基于组切换的算法可以提高物联网设备的总吞吐量，基于用户切换的算法可以收获更多的能量。