Intelligent reflecting surfaces (IRSs) are promising enablers for high-capacity wireless communication systems by constructing favorable channels between the transmitter and receiver. However, general, accurate, and tractable outage analysis for IRS-aided multiple-input-multiple-output (MIMO) systems is not available in the literature. In this paper, we first characterize the mutual information (MI) of IRS-aided MIMO systems by capitalizing on large random matrix theory (RMT). Based on this result, a closed-form approximation for the outage probability is derived and a gradient-based algorithm is proposed to minimize the outage probability with statistical channel state information (CSI). We also investigate the diversity-multiplexing tradeoff (DMT) with the finite signal-to-noise ratio (SNR). Based on these theoretical results, we further study the impact of the IRS size on system performance. In the high SNR regime, we provide closed-form expressions for the ergodic mutual information (EMI) and outage probability as a function of the IRS size, which analytically reveal that the benefit of increasing the IRS size saturates quickly. Simulation results validate the accuracy of the theoretical analysis and confirm the increasing cost for deploying larger IRSs to improve system performance. For example, for an IRS-aided MIMO system with 20 antennas at both the transmitter and receiver, we need to double the size of the IRS to increase the throughout from 90% to 95% of its maximum value.


翻译:智能反射表面(IRS)通过在发报机和接收器之间建立有利的频道,为高容量无线通信系统提供了有希望的助推器。然而,文献中没有关于IRS辅助的多输入-多输出(MSIMO)系统的一般性、准确和可移动的断流分析。在本文中,我们首先利用大型随机矩阵理论(RMT)来描述IRS辅助的MSIMO系统的相互信息(MI)。根据这一结果,我们为ERGodic 共同信息(EMI)提供了封闭式近似值,并提出了一种基于梯度的算法,以通过统计频道国家信息来最大限度地减少误差概率。我们还调查了IRS辅助的多倍倍翻(DMMT)系统(MIMT),并用有限的信号-噪音比率(SNRM)系统(DM)对多样性-多倍交换(DMM)系统(DM)系统(DMRIS)的多式交换(DRIS)系统(MI)的多式交换,以便快速地确认IMRS(IMRS)系统(IMRS)90%(IML)的升级(IML)的准确性分析结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
卷积神经网络中的注意力机制综述
专知会员服务
75+阅读 · 2021年10月22日
ICCV 2021最佳论文出炉!微软Swin Transformer摘得马尔奖
专知会员服务
29+阅读 · 2021年10月13日
专知会员服务
114+阅读 · 2020年8月22日
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
已删除
清华大学研究生教育
3+阅读 · 2018年6月30日
VIP会员
相关VIP内容
卷积神经网络中的注意力机制综述
专知会员服务
75+阅读 · 2021年10月22日
ICCV 2021最佳论文出炉!微软Swin Transformer摘得马尔奖
专知会员服务
29+阅读 · 2021年10月13日
专知会员服务
114+阅读 · 2020年8月22日
相关资讯
Call for Participation: Shared Tasks in NLPCC 2019
中国计算机学会
5+阅读 · 2019年3月22日
已删除
清华大学研究生教育
3+阅读 · 2018年6月30日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员