智能反射面辅助的大规模MIMO通信
信息论
2020-05-06 v3 信号处理
math.IT
摘要
在实际的大规模MIMO（多输入多输出）系统中，基站（BS）的天线数量受空间和成本因素限制，这限制了理论分析所承诺的吞吐量增益。因此，本文研究了采用智能反射面（IRS）来进一步提升大规模MIMO系统上行链路通信波束成形增益的可行性。在这种新颖的系统中，核心问题在于：若考虑信道估计开销，IRS是否能够如预期般增强网络吞吐量。在本文中，我们首先表明，无IRS的传统大规模MIMO系统的有利传播特性（即任意两个用户的信道正交）由于IRS的特殊信道特性（每个IRS单元通过同一信道将来自所有用户的信号反射至BS）而不再成立。因此，最大比合并（MRC）接收波束成形策略会导致强烈的用户间干扰，从而使用户速率甚至低于无IRS的大规模MIMO系统。为应对这一挑战，我们提出了一种在BS端进行零强迫（ZF）波束成形设计及在IRS端进行反射系数设计的新型策略，以高效消除用户间干扰。在我们提出的策略下，严格证明即使考虑信道估计开销，尽管有利传播特性不再成立，IRS辅助的大规模MIMO系统总能比无IRS的对应系统实现更高的吞吐量。
引用
@article{arxiv.2002.05899,
title = {Intelligent Reflecting Surface Assisted Massive MIMO Communications},
author = {Zhaorui Wang and Liang Liu and Shuguang Cui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.05899},
year = {2020}
}
备注
Invited paper, accepted by IEEE SPAWC 2020