不完善 CSI 下 IRS 辅助通信系统中面向能效优化的鲁棒 IRS 单元激活

在本文中，我们研究了一个由单天线发射机与接收机组成的智能反射面（IRS）辅助通信系统，其信道状态信息（CSI）不完善。更具体地，在给定有界 CSI 不确定性的条件下，为满足最小信噪比（SNR）要求，我们处理 IRS 单元二进制（开/关）状态的鲁棒选择问题，以最大化最坏情况能效（EE）。此外，我们同时考虑连续与离散 IRS 相移。首先，我们推导了最坏情况 SNR 的闭式表达式，随后针对每种情形建立了鲁棒（离散）优化问题。在连续相移情形下，我们设计了一种动态规划（DP）算法，该算法在理论上以保证多项式复杂度 $O(L\,{\log L})$ 达到全局最大值，其中 $L$ 为 IRS 单元数。在离散相移情形下，我们开发了基于凸松弛的方法（CRBM），以多项式时间 $O(L^{3.5})$ 获得可行（次优）解，并带有后验性能保证。此外，数值仿真提供了有益的见解并证实了理论结果。特别地，当 $L$ 较大时，所提算法比穷举搜索快数个数量级，因此具有高度可扩展性并适用于实际应用。而且，两种算法均优于一种基线方案，即激活所有 IRS 单元。