智能反射面遇上OFDM:协议设计与速率最大化
信息论
2019-11-25 v2 math.IT
摘要
智能反射面(IRS)是一种有望在未来实现频谱与能量高效无线通信系统的新兴技术。然而,现有关于IRS的工作主要考虑频率平坦信道,并假设发送端拥有完美的信道状态信息(CSI)。受此驱动,本文研究频率选择性信道下的IRS增强正交频分复用(OFDM)系统,并提出一种带信道估计的实用传输协议。首先,为降低信道训练与估计开销并利用信道空间相关性,我们提出一种新颖的IRS单元分组方法,每组由一组共享同一反射系数的相邻IRS单元组成。基于该分组方法,我们提出一种实用传输协议,其中仅需估计每组的合并信道,从而大幅降低训练开销。接着,在任意给定分组与估计CSI下,我们通过联合优化发射功率分配与IRS无源阵列反射系数,建立可达速率最大化问题。尽管该问题非凸而难以求解,我们提出一种高效算法,通过交替优化功率分配与无源阵列系数并配合定制的初始化方法,获得高质量次优解。仿真结果表明,相较于不使用IRS的情形,所提设计显著提升了OFDM链路速率性能。此外,由于训练开销与IRS无源波束赋形灵活性之间的权衡,存在使可达速率最大的IRS单元分组最优规模。
引用
@article{arxiv.1906.09956,
title = {Intelligent Reflecting Surface Meets OFDM: Protocol Design and Rate Maximization},
author = {Yifei Yang and Beixiong Zheng and Shuowen Zhang and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.09956},
year = {2019}
}
备注
submitted for possible journal publication. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1905.00604