光学智能反射面辅助 MIMO 可见光通信：信道建模与容量表征
信息论
2023-02-09 v1 math.IT
摘要
尽管多天线或所谓的多输入多输出（MIMO）传输一直是过去几代基于射频（RF）的无线通信系统的使能技术，但其在可见光通信（VLC）中的应用仍面临关键挑战，因为由于强空间相关性，MIMO 空间复用增益在 VLC 信道中难以获得。在本文中，我们通过在环境中部署光学智能反射面（OIRS）来提升 MIMO VLC 容量，从而解决该问题。首先，基于 VLC 中的极近场信道条件，我们提出 OIRS 辅助 MIMO VLC 的新信道模型，并揭示其独特的“无串扰”特性，其中 OIRS 反射单元可分别配置为与一对发射和接收天线对齐而不相互引起串扰。接下来，我们在不同实际功率约束下表征 OIRS 辅助 MIMO VLC 容量，然后通过联合优化 OIRS 单元对齐和发射机发射功率来最大化容量。特别地，对于优化 OIRS 单元对齐，我们提出两种算法，即位置辅助内点算法和基于 log-det 的交替优化算法，以平衡性能与复杂度权衡；而最优发射机发射功率以闭合形式导出。提供了数值结果，验证了 OIRS 辅助 MIMO VLC 相对于无 OIRS 的 VLC 的容量提升，并证明了所提算法相对于基线方案的优越性能。
引用
@article{arxiv.2302.03893,
title = {Optical Intelligent Reflecting Surface Assisted MIMO VLC: Channel Modeling and Capacity Characterization},
author = {Shiyuan Sun and Weidong Mei and Fang Yang and Nan An and Jian Song and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.03893},
year = {2023}
}
备注
30 pages, 7 figures, 3 tables