本技术涉及一种利用智能反射面技术增强的高频通信系统及其优化部署策略,旨在通过优化多IRS辅助的MIMO系统来提升复杂环境中的通信性能。该系统通过IRS单次反射降低路径衰减,并采用正交部署策略以最大化系统容量。通过SCA算法优化IRS元素和功率分配,实现信道容量的最大化。该方法不仅提升了系统容量,还具有算法高效、部署成本低和绿色环保的特点,适合应用于下一代高效无线通信系统。
背景技术
在无线通信领域中,MIMO(多输入多输出)技术已成为提升信道容量和通信性能的重要手段。然而,在视距(Line-of-Sight,LoS)点对点MIMO系统中,低秩信道往往显著阻碍了空间复用的实现。低秩信道使得信号无法充分利用空间资源,导致传输效率降低,限制了MIMO系统的整体性能。
为了克服这一技术瓶颈,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)作为一种新兴技术被引入到无线通信系统中。IRS通过调控入射信号的相位和幅度,实现信道的智能重构,从而提升MIMO系统的空间复用效率。与传统的中继站相比,IRS不需要额外的射频链路和能量消耗,因此具有成本低廉、能耗低的显著优势。
现有的IRS研究大多集中在单个IRS的优化上,通过调整IRS的相位和幅度来增强特定方向上的信号强度。然而,单个IRS的覆盖范围和能力有限,难以在复杂环境中全面提升MIMO系统的性能。为了进一步提升系统性能,需要探索多IRS的协同优化方法。
在多天线系统中,基站和用户设备之间的直射链路常常由于障碍物的阻挡而变得非常弱,导致信道容量显著下降。通过合理部署多个IRS,可以在基站和用户设备之间建立多个反射链路,从而重构信道环境,增强信号传输的可靠性和效率。然而,多IRS的部署和资源分配面临着诸多技术挑战,包括如何避免信道相关性、如何优化IRS的相位和幅度分配、如何确定IRS的最佳部署位置等。
因此,需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。
实现思路