超大规模智能反射面通信的近场建模与性能分析
信息论
2023-03-10 v2 math.IT
摘要
智能反射面(IRS)因其强大的无线环境调控能力而成为无线通信的一项新兴技术。然而在实践中，只有当无源IRS具有足够大的尺寸时才能获得此收益，此时传统的基于均匀平面波(UPW)的远场模型可能不再适用。本文针对超大规模IRS(XL-IRS)辅助的无线通信进行近场建模与性能分析。通过考虑IRS反射单元的方向性增益模式及其信号幅度的变化，我们推导了基于通用均匀平面阵(UPA)的XL-IRS所对应的信噪比(SNR)下界与上界。结果表明，与传统的基于UPW模型随反射单元数M呈二次方无界增长不同，基于新的非均匀球面波(NUSW)模型的SNR随增长呈现收益递减并最终收敛于某一极限。为获得更多见解，我们进一步研究了基于均匀线阵(ULA)的XL-IRS这一特例，推导出了关于IRS尺寸及基站(BS)与用户位置的闭式SNR表达式。结果显示，SNR主要由基站/用户位置相对IRS所构成的两个几何角度以及IRS的维度决定。数值结果验证了我们的分析，并证明了针对XL-IRS辅助无线通信进行恰当近场建模的必要性。
引用
@article{arxiv.2303.00459,
title = {Near-Field Modelling and Performance Analysis for Extremely Large-Scale IRS Communications},
author = {Chao Feng and Haiquan Lu and Yong Zeng and Teng Li and Shi Jin and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.00459},
year = {2023}
}
备注
arXiv admin note: text overlap with arXiv:2106.06106