增强网络覆盖的基站与智能反射面联合部署：一种基于图的建模与优化方法
摘要
智能反射面（IRS）可密集部署于复杂环境中，通过可调 IRS 反射在多个基站（BS）与用户间创建级联视距（LoS）路径，从而显著提升无线网络的覆盖性能。为实现此目标，优化无线网络中 BS 与 IRS 的部署位置至关重要，本文对此展开研究。具体而言，我们将网络覆盖区域划分为多个互不重叠的小区，并在给定可用 BS/IRS 总数下，决定每个小区是否部署 BS/IRS。我们表明，为保障网络覆盖/通信性能，即每个小区与至少一个 BS 有直接/级联 LoS 路径，且此类 LoS 路径的平均 IRS 反射次数小于给定阈值，其与部署成本或所需 BS/IRS 数量之间存在根本权衡。为最优刻画该权衡，我们基于图论建立联合 BS 与 IRS 部署问题，然而由于涉及组合优化，该问题难以最优求解。为克服此困难，我们首先考虑给定 BS 部署的简化问题，并分别应用分支定界法和从候选位置迭代移除 IRS 的方法，给出其最优及高效次优 IRS 部署方案。接着，提出一种高效的顺序更新算法用于求解联合 BS 与 IRS 部署问题。数值结果证明了所提设计与优化算法在联合 BS 与 IRS 部署上的有效性。同时也揭示了不同成本比下网络覆盖性能与已部署 BS/IRS 数量之间的权衡。
引用
@article{arxiv.2209.09828,
title = {Joint Base Station and IRS Deployment for Enhancing Network Coverage: A Graph-Based Modeling and Optimization Approach},
author = {Weidong Mei and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.09828},
year = {2023}
}
备注
14 pages. Accepted for publication by IEEE TWC. Our other works on multi-IRS aided wireless network: IRS-user associations (arXiv:2009.02551), single-path multi-hop routing (arXiv:2010.13589), multi-path multi-hop routing (arXiv:2110.11104), multi-beam multi-hop routing (arXiv:2101.00217), distributed beam training (arXiv:2106.11896), and a tutorial paper (arXiv:2109.13641)