有限单元智能反射面辅助通信系统中能量效率的中断分析

本文研究了一种由有限单元智能反射面（IRS）辅助的高能效无线通信系统的性能。在发射端无瞬时信道状态信息（CSI）的情况下，我们以能量效率（EE）的中断概率（OP）来表征系统性能。根据视距（LOS）路径的可用性，我们针对两种不同的信道模型（即莱斯信道和瑞利信道）对系统进行了分析。对于任意数量的 IRS 单元 $(N)$，我们利用拉盖尔级数和矩匹配方法推导了 EE 中断概率的近似闭式解。解析结果通过蒙特卡洛仿真进行了验证。此外，我们还利用 \textit{Berry-Esseen} 不等式量化了所推导表达式向中心极限定理（CLT）近似的收敛速度。进一步地，我们证明了 EE 的中断概率是发射功率的严格伪凸函数，因而具有唯一的全局最小值。为获得最优发射功率，我们将 EE 的中断概率作为一个约束优化问题来求解。据我们所知，EE 的中断概率作为性能指标，此前从未在 IRS 辅助的无线通信系统中被研究过。