面向能量受限物联网系统的有源智能反射面辅助多址接入
信息论
2022-02-01 v1 新兴技术
信号处理
math.IT
摘要
我们研究了一个有源智能反射面（IRS）辅助的能量受限物联网（IoT）系统中的基本多址接入（MA）方案，其中部署一个有源 IRS 来辅助多个 IoT 设备到接入点（AP）的上行传输。我们的目标是通过优化 IRS 波束成形向量跨时间分配和资源分配来最大化总吞吐量。为此，我们首先研究两种典型的有源 IRS 辅助 MA 方案，即时分多址（TDMA）和非正交多址（NOMA），通过解析比较它们可实现的总吞吐量并提出相应算法。有趣的是，我们证明在仅有一个可用 IRS 波束成形向量时，基于 NOMA 的方案通常比基于 TDMA 的方案实现更大吞吐量，而若有多个 IRS 波束成形向量可用于利用 IRS 有利的时间选择性，则后者潜在地优于前者。为了在系统性能与由更多 IRS 波束成形向量引起的相关信令开销之间取得灵活平衡，我们随后提出了一种带用户分组的通用混合 TDMA-NOMA 方案，其中同组设备通过 NOMA 同时传输，而不同组设备占用正交时隙。通过控制组数，混合 TDMA-NOMA 方案适用于任何给定数量的可用 IRS 波束成形向量。尽管所考虑优化问题非凸，我们提出了一种基于交替优化的高效算法。仿真结果说明了有源 IRS 在覆盖扩展和支撑多个能量受限设备方面相对于无源 IRS 的实际优越性，并证明了我们提出的混合 MA 方案在灵活平衡性能-成本权衡方面的有效性。
引用
@article{arxiv.2201.12565,
title = {Active IRS Aided Multiple Access for Energy-Constrained IoT Systems},
author = {Guangji Chen and Qingqing Wu and Chong He and Wen Chen and Jie Tang and Shi Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.12565},
year = {2022}
}