In this paper, we study the performance of an energy efficient wireless communication system, assisted by a finite-element-intelligent reflecting surface (IRS). With no instantaneous channel state information (CSI) at the transmitter, we characterize the system performance in terms of the outage probability (OP) of energy efficiency (EE). Depending upon the availability of line-of-sight (LOS) paths, we analyze the system for two different channel models, viz. Rician and Rayleigh. For an arbitrary number of IRS elements $(N)$, we derive the approximate closed-form solutions for the OP of EE, using Laguerre series and moment matching methods. The analytical results are validated using the Monte-Carlo simulations. Moreover, we also quantify the rate of convergence of the derived expressions to the central limit theorem (CLT) approximations using the \textit{Berry-Esseen} inequality. Further, we prove that the OP of EE is a strict pseudo-convex function of the transmit power and hence, has a unique global minimum. To obtain the optimal transmit power, we solve the OP of EE as a constrained optimization problem. To the best of our knowledge, the OP of EE as a performance metric, has never been previously studied in IRS-assisted wireless communication systems.


翻译:在本文中,我们研究了节能无线通信系统的性能,并借助于有限的元素智能反射表面(IRS),我们研究了节能无线通信系统的性能。由于发射机没有即时频道状态信息(CSI),我们用能源效率断流概率(OP)来描述系统性能。我们根据视觉线路径(OP)的可用性,分析两种不同的频道模式(即Rician和Raylei)的系统性能,即:Rician和Raylei。对于任意数量的IRS元素(N)美元,我们利用拉格雷系列和瞬间匹配方法,为EEEOP找到近似封闭式的解决方案。分析结果通过蒙特-卡尔洛模拟来验证。此外,我们还用“视觉线”路径(OP)近似于中央限值(CLT)的表达速度来量化。我们还用两种不同的频道模型(即:即Rician和Ray)对两种不同的频道模型进行了分析。此外,我们证明EOP是传输能力的一个严格的伪孔函数功能,因此具有独特的全球最低要求。为了获得最佳的传输能力,我们所研究的ERPE系统的最优化的状态,我们从没有将E系统作为不偏向惯性地优化的E系统。

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