IRS辅助的扇区化基站设计与3D覆盖性能分析
信息论
2023-12-19 v1 信号处理
math.IT
摘要
智能反射表面 (IRS) 被视为一种革命性范式，能够重新配置无线传播环境以增强期望信号和/或削弱干扰，从而提高通信系统的服务质量 (QoS)。在本文中，我们提出了一种 IRS 辅助的扇区化基站 (BS) 设计，其中 IRS 安装在发射机 (TX) 前方，将信号反射/重新配置至目标用户设备 (UE)。与以往针对 IRS 辅助系统链路级分析/优化的工作不同，我们重点关注单小区和多小区场景下的系统级三维 (3D) 覆盖性能。为此，针对 3D 空间中的 UE 考虑了依赖于距离/角度的 3D 信道模型，以及非各向同性 TX 波束方向图和 IRS 单元辐射方向图 (ERP)，这两者均影响平均信道功率以及多径衰落统计特性。基于上述内容，得出了我们设计中接收信号功率的一般公式，并推导了在 IRS 无源波束成形或随机散射下的功率缩放定律以及平均信号/干扰功率的上下界。数值结果验证了我们的分析，并表明我们提出的设计优于具有固定 BS 天线方向图或主动 3D 波束成形的基准方案。特别是对于受到强小区间干扰的空中 UE，得益于有助于削弱干扰的 IRS 固有双重路径损耗效应，与基准相比，IRS 辅助的 BS 设计在遍历吞吐量性能方面提供了更好的 QoS。
引用
@article{arxiv.2312.10475,
title = {IRS-Aided Sectorized Base Station Design and 3D Coverage Performance Analysis},
author = {Xintong Chen and Jiangbin Lyu and Liqun Fu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.10475},
year = {2023}
}
备注
Manuscript submitted to IEEE IWQoS 2023 on 12 Feb. 2023; accepted 13 April 2023; published 27 July 2023. An associated Chinese patent was applied on 9 Aug. 2022 and granted on 1 Sep. 2023, under No. ZL202210948626.X