智能反射面辅助 MIMO 网络:分布式还是集中式架构?
信息论
2024-10-24 v2 math.IT
摘要
我们研究具有多天线基站(BS)向多个用户发送独立消息的广播信道容量,该信道由含 N 个单元的智能反射面(IRS)辅助。具体而言,我们考虑了分布式与集中式两种 IRS 部署架构。对于分布式 IRS,N 个 IRS 单元组成多个 IRS,每个安装于某用户簇附近;而对于集中式 IRS,所有 IRS 单元位于 BS 邻近。为提炼核心见解,我们首先在视距传播与同质信道设定下,分别推导分布式与集中式 IRS 所达最大容量。通过揭示空间复用增益与无源波束成形增益之间的基本权衡,我们严格证明:当 IRS 单元总数高于某一阈值时,分布式 IRS 容量高于集中式 IRS。受分布式 IRS 优越性启发,我们进而聚焦于分布式 IRS 下的传输与单元分配设计。通过利用簇内与簇间用户信道相关性,提出一种依赖空间与时间域的高效混合多址方案,以充分挖掘无源波束成形增益与空间自由度(DoF)。此外,分别针对和速率最大化与最小用户速率最大化目标,研究 IRS 单元分配问题。最后,提供大量数值结果以验证我们的理论发现,并揭示分布式 IRS 在各种系统配置下提升系统容量的有效性。
引用
@article{arxiv.2310.01742,
title = {Intelligent Reflecting Surface Aided MIMO Networks: Distributed or Centralized Architecture?},
author = {Guangji Chen and Qingqing Wu and Wen Chen and Yanzhao Hou and Mengnan Jian and Shunqing Zhang and Jun Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.01742},
year = {2024}
}