存在硬件损伤的智能反射面可达速率分析与相移优化
信息论
2024-10-30 v3 math.IT
摘要
智能反射面（IRS）被视为第五代（5G）移动通信网络中解决硬件成本和能耗问题的一种极具前景的硬件方案。它在增强数据传输方面展现出巨大优势，但可能会因固有的硬件损伤（HWI）而遭受性能下降。为了分析存在 HWI 的 IRS 辅助无线通信系统的可达速率（ACR）并优化相移，我们考虑 HWI 同时出现在 IRS 和信号收发机处。在此基础上，我们首先推导了平均 ACR 和 IRS 效用的闭式表达式。然后，我们通过最大化接收端的信噪比（SNR）构建了优化 IRS 相移的优化问题，并通过将非凸问题转化为半定规划（SDP）问题求得解。随后，我们在 ACR 和效用方面将 IRS 与传统的解码转发（DF）中继进行了比较。最后，我们进行了仿真以验证理论分析，并评估了信道估计误差和残余相位噪声对优化性能的影响。结果表明，HWI 降低了 ACR 和 IRS 效用，并且反射元件越多，导致的性能下降越严重。尽管 HWI 对 IRS 有影响，但当反射元件数量足够大或发射功率足够高时，IRS 仍有机会超越传统的 DF 中继。
引用
@article{arxiv.2005.14411,
title = {Achievable Rate Analysis and Phase Shift Optimization on Intelligent Reflecting Surface with Hardware Impairments},
author = {Zhe Xing and Rui Wang and Jun Wu and Erwu Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.14411},
year = {2024}
}
备注
32 pages, 7 figures. This work has been submitted to the IEEE for possible publication