IRS 辅助绿色通信系统：可证明收敛与鲁棒优化
信息论
2020-11-13 v1 信号处理
math.IT
摘要
智能反射面（IRSs）因其定制有利无线传播环境的能力，被视为绿色无线通信的关键赋能技术。在本文中，我们研究 IRS 辅助绿色多用户多输入单输出（MISO）系统的资源分配。为最小化总发射功率，在考虑多用户最低所需服务质量（QoS）的同时，联合优化接入点（AP）处的波束成形向量与多个 IRS 处的相移。首先，当完美信道状态信息（CSI）可用时，开发了两种新算法，即基于惩罚的交替最小化（AltMin）算法和内部近似（IA）算法，以应对所建模优化问题的非凸性。与无法确保收敛的现有设计不同，所提出的基于惩罚的 AltMin 和 IA 算法分别保证收敛到设计问题的驻点和 Karush-Kuhn-Tucker（KKT）解。其次，研究了 AP 与用户间信道 CSI 不完美知识的影响。为此，构建了一个非凸鲁棒优化问题，并将基于惩罚的 AltMin 算法扩展以获得驻点解。仿真结果揭示了两种所提算法在收敛速度与可实现总发射功率之间的关键权衡。此外，我们表明与各种基线方案相比，所提算法能显著降低 AP 处的总发射功率，且使所考虑系统总功耗最小化的最优发射天线数和 IRS 反射单元数是有限的。
引用
@article{arxiv.2011.06484,
title = {IRS-Assisted Green Communication Systems: Provable Convergence and Robust Optimization},
author = {Xianghao Yu and Dongfang Xu and Derrick Wing Kwan Ng and Robert Schober},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.06484},
year = {2020}
}
备注
30 pages, 12 figures, submitted to IEEE Transactions on Communications