主动-被动 IRS 辅助无线通信：新型混合架构与单元分配优化
信息论
2022-07-06 v2 信号处理
math.IT
摘要
智能反射面（IRS）通过动态控制无线信号传播环境，已成为增强无线通信网络覆盖与容量的一种有前景的技术。与现有仅考虑主动或被动 IRS 的工作不同，本文提出一种由主动与被动反射单元共同构成的新型混合主动-被动 IRS 架构，从而灵活实现二者优势的结合。在具有莱斯衰落的实用信道设置下（仅可获得统计信道状态信息（CSI）），我们研究多用户通信系统中的混合 IRS 设计。具体而言，我们基于统计 CSI 设计混合 IRS 波束成形及主动/被动单元分配，在各种关于主动单元放大因子与放大功耗以及主动和被动单元总部署预算的实际约束下，以最大化最差用户可达遍历容量为目标建立优化问题。为解决这一难题，我们首先将遍历容量近似为更简洁的形式，随后提出一种高效算法对该问题进行最优求解。此外，我们证明对于所有信道均为视距（LoS）的特殊情形，当总部署预算足够小时只需部署主动单元；而当预算增加并超过某一阈值时，则应同时部署主动与被动单元，且二者数量比随预算增大而下降。最后，数值结果表明，在各种实际系统设置下，所提混合 IRS 架构及其最优设计相较于仅含主动/被动 IRS 的传统方案具有性能增益。
引用
@article{arxiv.2207.01244,
title = {Active-Passive IRS aided Wireless Communication: New Hybrid Architecture and Elements Allocation Optimization},
author = {Zhenyu Kang and Changsheng You and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.01244},
year = {2022}
}