混合IRS与无人机辅助方向调制网络的联合波束成形与相移设计
信息论
2023-04-25 v1 math.IT
摘要
近来，智能反射面（IRS）与无人机（UAV）被引入无线通信系统以提升空地传输性能。为在性能、成本与功耗之间取得良好平衡，本文研究了一种混合IRS与无人机辅助的方向调制（DM）网络，其中混合IRS由无源与有源反射单元构成。为最大化可达速率，提出了三种优化算法——最大信噪比（SNR）-分式规划（FP）（Max-SNR-FP）、最大SNR-等幅反射（EAR）（Max-SNR-EAR）与最大SNR-majorization-minimization（MM）（Max-SNR-MM）——通过交替优化其中之一并固定另一者，联合设计波束成形向量与混合IRS的相移矩阵（PSM）。Max-SNR-FP方法采用逐次凸逼近与FP方法推导波束成形向量与混合IRS的PSM。Max-SNR-EAR方法采用最大信号泄漏噪声比方法以及相位对齐与EAR准则进行设计。此外，Max-SNR-MM方法利用MM准则推导IRS的PSM。仿真结果表明，所提三种方法获取的速率略低于功耗更高的有源IRS，但比无IRS与随机相移IRS高出35%，而无源IRS相对后者仅获得约17%的速率增益。而且，与Max-SNR-FP相比，所提Max-SNR-EAR与Max-SNR-MM方法以轻微性能损失为代价实现了复杂度的显著降低。
引用
@article{arxiv.2304.11514,
title = {Joint Beamforming and Phase Shift Design for Hybrid-IRS-and-UAV-aided Directional Modulation Network},
author = {Rongen Dong and Hangjia He and Feng Shu and Qi Zhang and Riqing Chen and Shihao Yan and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.11514},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2301.02831