IRS 辅助 MIMO 全双工：不完美 CSI 下的速率分析与波束成形
信号处理
2023-08-21 v1
摘要
智能反射面（IRS）已成为一种有前景的技术，用于提升无线通信系统的性能。通过主动操控无线传播环境，IRS 实现了高效的信号发送与接收。近年来，IRS 与全双工（FD）通信的融合因其进一步提升频谱与能量效率的潜力而受到广泛关注。IRS 辅助的 FD 系统结合了 IRS 与 FD 技术的优势，为下一代蜂窝系统提供了强有力的解决方案。在本稿件中，我们提出一种新颖方法，在 IRS 辅助的多输入多输出（MIMO）FD 系统中联合优化主动与被动波束成形，以实现加权和速率（WSR）最大化。鉴于实际场景中获取完美信道状态信息（CSI）的固有困难，我们考虑不完美 CSI，并提出一种统计鲁棒波束成形策略以最大化遍历 WSR。此外，我们通过推导下界与上界，分析了不完美 CSI 下 IRS 辅助 MIMO FD 系统的可达 WSR。为处理遍历 WSR 最大化问题，我们采用期望加权最小均方误差（EWMMSE）的概念，其利用期望误差协方差矩阵的信息并确保收敛至局部最优。我们通过大量仿真评估了所提设计的有效性。结果表明，与忽略 CSI 误差的简易波束成形方法相比，我们的鲁棒方法带来了显著的性能提升，同时也大幅优于鲁棒半双工（HD）系统。
引用
@article{arxiv.2308.08579,
title = {IRS Assisted MIMO Full Duplex: Rate Analysis and Beamforming Under Imperfect CSI},
author = {Chandan Kumar Sheemar and Sourabh Solanki and Jorge Querol and Sumit Kumar and Symeon Chatzinotas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.08579},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2308.08016