混合IRS辅助AF中继无线网络的两种高效波束成形方法
信号处理
2023-11-27 v7
摘要
由于传统无源智能反射面(IRS)引起的双重衰落效应，经反射链路传输的信号较弱。为增强接收信号，将具有放大反射信号能力的主动元件引入无源IRS形成混合IRS。本文提出一种混合IRS辅助放大转发(AF)中继无线网络，其中构建了一个优化问题，该问题受限于源/AF中继/混合IRS处的发射功率预算以及无源IRS元件的单位模约束。通过交替设计AF中继处的波束成形矩阵与IRS处的反射系数矩阵，可最大化信噪比。为实现高速率性能并扩展覆盖范围，提出了一种基于半定松弛与分数规划的高性能方法(HP-SDR-FP)算法。由于其复杂度极高，提出了一种基于白化滤波、通用幂迭代与广义Rayleigh-Ritz(WF-GPI-GRR)的低复杂度方法，该方法不同于HP-SDR-FP方法。假设每个主动IRS元件的放大系数相等，且可根据AF中继与混合IRS处的发射功率得到该放大系数的相应解析解。仿真结果表明，相较于现有网络（如被动IRS辅助AF中继网络与仅AF中继网络），所提两种方法可大幅提升速率性能。特别地，在混合IRS高功率预算区域，相较于现有网络约实现了50.0%的速率增益。此外，验证了所提HP-SDR-FP方法在速率性能上优于WF-GPI-GRR方法。
引用
@article{arxiv.2301.02858,
title = {Two Efficient Beamforming Methods for Hybrid IRS-aided AF Relay Wireless Networks},
author = {Xuehui Wang and Feng Shu and Mengxing Huang and Fuhui Zhou and Riqing Chen and Cunhua Pan and Yongpeng Wu and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02858},
year = {2023}
}