通过可重构智能表面增强频谱感知：被动还是主动感知，需要多少反射单元？
信息论
2023-10-24 v2 信号处理
math.IT
摘要
认知无线电已被提出以缓解由宽带业务巨大需求和频谱资源碎片化所导致的可用频谱稀缺问题。然而，由于感知信噪比低，尤其在具有严重信道衰落的复杂环境中，感知性能相当差。幸运的是，可重构智能表面（RIS）辅助的频谱感知因其高阵列增益可有效应对上述挑战。然而，传统被动 RIS 可能遭受“双衰落”效应，严重限制了被动 RIS 辅助频谱感知的性能。因此，一个关键挑战是如何充分挖掘 RIS 的潜在优势并进一步提升感知性能。为此，我们将主动 RIS 引入频谱感知，并分别针对被动 RIS 和主动 RIS 建立两个最大化检测概率的优化问题。鉴于所建立问题的难解性，我们开发了基于内近似的单阶段优化算法和基于二分法的两阶段优化算法以获得次优解，并应用瑞利商得到检测概率的上下界。此外，为更深入理解 RIS 对频谱感知的影响，我们分别研究了被动 RIS 和主动 RIS 的单元数配置，并分析了需要多少反射单元才能使检测概率接近 1。仿真结果验证了在相同参数配置下所提算法优于现有算法，并且仅需比现有方案更少的反射单元或天线即可实现接近 1 的检测概率。
引用
@article{arxiv.2306.13874,
title = {Enhancing Spectrum Sensing via Reconfigurable Intelligent Surfaces: Passive or Active Sensing and How Many Reflecting Elements are Needed?},
author = {Hao Xie and Dong Li and Bowen Gu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13874},
year = {2023}
}