We design the phase shifts of an intelligent reflecting surface (IRS)-assisted single-input-multiple-output communication system to minimize the outage probability (OP) and to maximize the ergodic rate. Our phase shifts design uses only statistical channel state information since these depend only on the large-scale fading coefficients; the obtained phase shift design remains valid for a longer time frame. We further assume that one has access to only quantized phase values. The closed-form expressions for OP and ergodic rate are derived for the considered system. Next, two optimization problems are formulated to choose the phase shifts of IRS such that (i) OP is minimized and (ii) the ergodic rate is maximized. We used the multi-valued particle swarm optimization (MPSO) and particle swarm optimization (PSO) algorithms to solve the optimization problems. Numerical simulations are performed to study the impact of various parameters on the OP and ergodic rate. We also discuss signaling overhead between BS and IRS controller. It is shown that the overhead can be reduced up to $99.69 \%$ by using statistical CSI for phase shift design and $5$ bits to represent the phase shifts without significantly compromising on the performance.


翻译:我们设计了一个智能反射表面(IRS)辅助单投入-多输出速率通信系统的分阶段转换,以最大限度地减少流出概率(OP)和最大限度地提高ERgodic率。我们的阶段转移设计只使用统计渠道状态信息,因为这些仅取决于大规模衰减系数;获得的阶段转移设计在较长的时间内仍然有效。我们进一步假设,一个人只能获得量化的阶段值。OP和ERGodic 率的封闭式表达式是用于考虑的系统。接下来,为了选择IRS的阶段转移,我们设计了两个优化问题,以便选择(i) OP最小化和(ii) ERgodic 率最大化。我们使用了多值粒子温优化和粒子温优化的算法来解决优化问题。我们进一步假设,一个人只能使用量化的阶段值来研究各种参数对OP和ERGodic 率的影响。我们还讨论BS和IRS 控制器之间的间接成本信号。我们发现,如果使用CSI 阶段的统计性能变化,则可以降低至99.69美元,则表示CSI 大幅变化。

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