将智能反射面集成到基站：架构、信道模型与无源反射设计
信息论
2023-06-01 v2 信号处理
math.IT
摘要
现有关于IRS的工作主要考虑将IRS部署在环境中，以动态控制BS与其服务用户之间的无线信道。相反，我们在本文中提出一种新的集成IRS基站架构，将IRS部署在BS天线罩内部。由于集成的IRS与BS天线阵列之间的距离实际上很小，它们之间的路径损耗显著降低，且BS对IRS反射的实时控制更容易实现。然而，由此产生的近场信道模型也变得截然不同。因此，我们提出了一种IRS的逐元素信道模型，以表征每个单天线用户与BS天线阵列之间的信道矢量，其包含直接(无任何IRS反射)以及单次和双次IRS反射信道分量。然后，我们制定一个问题来优化所有IRS反射单元的反射系数，以最大化用户的上行和速率。通过考虑BS处有/无完美CSI的两种典型情况，所公式化问题分别采用逐次细化方法和迭代随机相位算法(IRPA)高效求解。数值结果验证了集成IRS基站架构相比无集成IRS的传统多天线基站的显著容量增益。此外，所提算法在和速率方面显著优于其他基准方案，且随着训练开销增加，无CSI的IRPA可接近完美CSI下的性能上界。
引用
@article{arxiv.2212.02719,
title = {Integrating Intelligent Reflecting Surface into Base Station: Architecture, Channel Model, and Passive Reflection Design},
author = {Yuwei Huang and Lipeng Zhu and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.02719},
year = {2023}
}
备注
Accepted by IEEE Transactions on Communications