The use of large arrays might be the solution to the capacity problems in wireless communications. The signal-to-noise ratio (SNR) grows linearly with the number of array elements $N$ when using Massive MIMO receivers and half-duplex relays. Moreover, intelligent reflecting surfaces (IRSs) have recently attracted attention since these can relay signals to achieve an SNR that grows as $N^2$, which seems like a major benefit. In this paper, we use a deterministic propagation model for a planar array of arbitrary size, to demonstrate that the mentioned SNR behaviors, and associated power scaling laws, only apply in the far-field. They cannot be used to study the regime where $N\to\infty$. We derive an exact channel gain expression that captures three essential near-field behaviors and use it to revisit the power scaling laws. We derive new finite asymptotic SNR limits but also conclude that these are unlikely to be approached in practice. We further prove that an IRS-aided setup cannot achieve a higher SNR than an equal-sized Massive MIMO setup, despite its faster SNR growth. We quantify analytically how much larger the IRS must be to achieve the same SNR. Finally, we show that an optimized IRS does not behave as an "anomalous" mirror but can vastly outperform that benchmark.


翻译:大型阵列的使用可能是无线通信能力问题的解决办法。 信号对噪音比率( SNR)随着阵列元素数量的增加而线性地增长。 当使用大型 MIM 接收器和半双倍中继器时, 信号对噪音比率( SNR) 随着阵列元素数量的增加而线性地增长。 此外, 智能反射表面( IRS) 近来引起关注, 因为智能反射表面( IRS) 可以传递信号, 以实现以美元增长( $N $2) 的 SNR, 这似乎是一个重大的好处。 在本文中, 我们使用一个任意规模的平面阵列阵列阵列的确定性传播模式, 以证明所提到的SNR行为和相关的权力缩放法( $NMR) 只能在远处适用。 它们不能用于研究 $N\ to\\\\\ inftylefty( $infty) 。 我们获得精确的频道增速表达方式, 能够像SIMO那样快速地展示“ ” 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ICDM 2022教程】图挖掘中的公平性:度量、算法和应用
专知会员服务
27+阅读 · 2022年12月26日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
31+阅读 · 2022年2月15日
VIP会员
相关VIP内容
【ICDM 2022教程】图挖掘中的公平性:度量、算法和应用
专知会员服务
27+阅读 · 2022年12月26日
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
73+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
159+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
92+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员