一种面向物联网的智能反射面通信系统优化方法

李苗钰, 杜忠昊, 刘雨彤, 牛思莹

(西北大学 信息科学与技术学院, 陕西 西安 710127)

第五代移动通信技术(5th-generation,5G)[1]的发展为物联网的规模化部署提供了技术支撑，在物联网时代，海量通信设备的高速无线连接需求与有限的频谱资源之间产生了矛盾[2]。在通信带宽的限制下，从本质上提高通信速率的方法是提高接收端的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)。传统上，提高信噪比的方法有：提高信号的发送功率、中继通信和分集接收等。但是在部署海量物联网设备的场景下，传统的方法已经无法满足高速无线通信的需求。主要原因是物联网设备一般采用电池供电，而且由于设备众多，部署之后不能频繁维护，设备也不能具有太高的复杂度，否则会造成部署和运行成本的急剧上升。因此，物联网设备的功耗和设备复杂度受到严格限制，传统技术手段在物联网设备的应用上遭遇了瓶颈。

事实上，接收端的信噪比是信号发送功率、传输损耗和干扰噪声共同作用的结果。近年来，随着元材料和元表面等相关研究的进一步发展，研究人员开始另辟蹊径，从传输损耗下手，通过改善无线传输环境来提高接收端的信噪比，于是智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)[3]技术应运而生。IRS技术通过软件编程智能地配置集成在平面上的大量无源反射元件，达到改善无线传播环境，提高无线通信系统性能的目的。IRS在形式上类似于中继，但不需要对信号进行处理和二次发送，因此相对于传统的中继具有无时延、低成本、低功耗、易部署等特点。……