智能反射面辅助的混合有源/无源无线网络:系统建模与性能分析
摘要
智能反射面(IRS)是一种崭新且有前景的范式,通过调谐海量低成本无源反射单元来构建有利通信信道,从而大幅提升无线网络频谱与能量效率。尽管近期各类 IRS 辅助无线系统的链路级性能优化取得进展,大规模部署 IRS 能否成为未来实现可持续容量增长的高性价比方案仍属开放问题。为解答该问题,本文研究一种由有源基站(BS)与无源 IRS 共同构成的新型混合无线网络,并基于随机几何刻画其下行可达空间吞吐量,以及在信道衰落与所部署 BS/IRS 随机位置两者上平均的其他相关关键性能指标。相较于先前仅含有源 BS 的无线网络性能刻画工作,我们的分析需推导网络中由分布式 IRS 反射的信号与干扰的功率分布(在空间相关信道下),当 IRS 单元数较大时其呈现信道硬化效应。大量数值结果验证了分析,并表明部署分布式 IRS 可增强混合网络吞吐量(相对于无 IRS 的传统网络),其显著增强信号功率而仅致网络中干扰边际增加。此外,揭示在给定各自成本的总部署成本约束下,存在使混合网络吞吐量最大的最优 IRS/BS 密度比,而无 IRS 的传统网络就单位成本吞吐量而言一般为次优。
引用
@article{arxiv.2004.13318,
title = {Hybrid Active/Passive Wireless Network Aided by Intelligent Reflecting Surface: System Modeling and Performance Analysis},
author = {Jiangbin Lyu and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.13318},
year = {2021}
}
备注
To appear in IEEE Trans. Wireless Commun.. First work to model large-scale multi-cell hybrid network with distributed active BSs and passive IRSs subjected to inter-cell interference, and characterize distributions of signal/interference power, SINR and spatial throughput based on stochastic geometry. Unveil that an optimal IRS/BS density ratio exists in achieving sustainable capacity growth