Gemeinsame aktive und passive IRS-unterstützte Drahtloskommunikation: Elementzuweisung und erreichbare Datenrate

Khái niệm cốt lõi

Durch die Optimierung der Elementzuweisung zwischen aktivem IRS (AIRS) und passivem IRS (PIRS) kann die erreichbare Datenrate in einem gemeinsam genutzten IRS-unterstützten Drahtloskommunikationssystem maximiert werden.

Tóm tắt

In diesem Artikel wird ein Drahtloskommunikationssystem mit einem einzelnen Sender und einem einzelnen Empfänger untersucht, das von einem Paar aus AIRS und PIRS unterstützt wird. Es werden zwei verschiedene Übertragungsschemen betrachtet: Tx→AIRS→PIRS→Rx (TAPR) und Tx→PIRS→AIRS→Rx (TPAR).

Für beide Übertragungsschemen wird das Problem der Maximierung der erreichbaren Datenrate durch gemeinsame Optimierung der Elementzuweisung zwischen AIRS und PIRS sowie der Reflexionsamplitudenfaktoren formuliert und gelöst. Die Analyse zeigt, dass für eine optimierte Datenrate dem PIRS mehr Elemente zugewiesen werden sollten als dem AIRS. Außerdem erreichen beide Schemen eine lineare Skalierung der Signal-Rausch-Leistung mit der Gesamtzahl der Elemente.

Simulationsergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagenen Lösungen nahezu optimal sind und die TAPR-Übertragung die TPAR-Übertragung übertrifft, wenn der Abstand zwischen dem zweiten IRS und dem Empfänger ausreichend klein ist oder die AIRS-Verstärkungsleistung groß genug ist. Darüber hinaus übertreffen beide Schemen verschiedene Referenzsysteme in Bezug auf die erreichbare Datenrate.

Thống kê

Die Empfangs-SNR-Skalierung für das TAPR-System ist O(M³), wobei M die Gesamtzahl der Elemente ist.
Die Empfangs-SNR-Skalierung für das TPAR-System ist ebenfalls O(M³).

Trích dẫn

"Durch die Optimierung der Elementzuweisung zwischen aktivem IRS (AIRS) und passivem IRS (PIRS) kann die erreichbare Datenrate in einem gemeinsam genutzten IRS-unterstützten Drahtloskommunikationssystem maximiert werden."
"Für beide Übertragungsschemen zeigt die Analyse, dass für eine optimierte Datenrate dem PIRS mehr Elemente zugewiesen werden sollten als dem AIRS."

Thông tin chi tiết chính được chắt lọc từ

Joint Active And Passive IRS Aided Wireless Communication

by Chaoying Hua... lúc arxiv.org 04-11-2024

https://arxiv.org/pdf/2404.06880.pdf

Yêu cầu sâu hơn

Wie könnte man die Leistungsanalyse auf Szenarien mit mehr als einem Sender und Empfänger erweitern

Um die Leistungsanalyse auf Szenarien mit mehreren Sendern und Empfängern zu erweitern, könnte man das Systemmodell anpassen, um die Interaktionen und Interferenzen zwischen den verschiedenen Sendern und Empfängern zu berücksichtigen. Dies würde eine umfassendere Bewertung der Gesamtleistung des Systems ermöglichen. Darüber hinaus könnte man die Kanalmodellierung erweitern, um die Auswirkungen von Mehrwegeausbreitung, Interferenzen und Mehrbenutzer-Szenarien zu berücksichtigen. Durch die Berücksichtigung von Mehrbenutzer-Interaktionen könnte die Analyse auch auf Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO) Systeme erweitert werden, um die Kapazität und Interferenzmanagement in komplexen Umgebungen zu untersuchen.

Welche zusätzlichen Faktoren, wie z.B. Energieeffizienz oder Hardwarekosten, könnten bei der Optimierung der Elementzuweisung berücksichtigt werden

Bei der Optimierung der Elementzuweisung für IRS-unterstützte Systeme könnten zusätzliche Faktoren wie Energieeffizienz und Hardwarekosten berücksichtigt werden. Die Energieeffizienz könnte durch die Optimierung der Signalverarbeitungsalgorithmen, die Minimierung von Übertragungsverlusten und die effiziente Nutzung der IRS-Ressourcen verbessert werden. Die Berücksichtigung von Hardwarekosten könnte dazu beitragen, die Elementzuweisung so zu optimieren, dass die Leistung des Systems maximiert wird, während gleichzeitig die Kosten für die Implementierung und Wartung minimiert werden. Durch die Integration von Kosten-Nutzen-Analysen in den Optimierungsprozess könnte eine ausgewogene Lösung gefunden werden, die sowohl die Leistung als auch die Kosten berücksichtigt.

Welche praktischen Herausforderungen müssen bei der Implementierung solcher IRS-unterstützter Systeme in realen Umgebungen adressiert werden

Bei der Implementierung von IRS-unterstützten Systemen in realen Umgebungen müssen mehrere praktische Herausforderungen berücksichtigt werden. Dazu gehören die physische Platzierung der IRS-Elemente, um optimale Signalreflexionen zu gewährleisten, die Integration von IRS in bestehende drahtlose Netzwerke und die Synchronisierung von IRS mit anderen Netzwerkkomponenten. Die Gewährleistung der Skalierbarkeit und Flexibilität der IRS-Systeme, um sich an sich ändernde Netzwerkanforderungen anzupassen, ist ebenfalls eine wichtige Herausforderung. Darüber hinaus müssen Datenschutz- und Sicherheitsaspekte berücksichtigt werden, um die Integrität und Vertraulichkeit der übertragenen Daten zu gewährleisten. Die Interoperabilität mit verschiedenen drahtlosen Standards und Geräten sowie die Einhaltung von Vorschriften und Normen sind weitere wichtige Aspekte, die bei der Implementierung von IRS-unterstützten Systemen in realen Umgebungen adressiert werden müssen.