In this paper, we study the degrees of freedom (DoF) region and sum DoF of the time-selective $K$-user interference channel in the presence of intelligent reflecting surfaces (IRSs). We consider three types of IRSs, namely 1) active IRSs, which are able to amplify, attenuate, and add a phase shift to the received signal, 2) passive IRSs, which are able to attenuate and add a phase shift to the received signal, and 3) passive lossless IRSs, which are only able to add a phase shift to the received signal. The performance of ideal active IRSs serves as an upper bound for the performance of passive and passive lossless IRSs. We derive inner and outer bounds for the DoF region and lower and upper bounds for the sum DoF of the $K$-user interference channel in the presence of an active IRS and prove that the maximum value $K$ for the sum DoF can be achieved if the number of IRS elements exceeds a certain finite value. Then, we introduce probabilistic inner and outer bounds for the DoF region and probabilistic lower and upper bounds for the sum DoF of the $K$-user interference channel in the presence of a passive IRS and prove that the lower bound for the sum DoF asymptotically approaches $K$ as the number of IRS elements grows large. For the DoF analysis of passive lossless IRSs, first, we approximate the IRS by a model which we refer to as $\varepsilon$-relaxed passive lossless IRS and introduce a probabilistic lower bound for the corresponding sum DoF. We prove that this bound asymptotically tends to $K$. In addition, we define a relaxed type of DoF called $\rho$-limited DoF. We introduce a lower bound for the $\rho$-limited sum DoF of the passive lossless IRS-assisted $K$-user interference channel and prove that this lower bound asymptotically also tends to $K$.
翻译:在本文中, 我们研究自由( DoF) 的度值, 以及时间选择的 $K 用户干涉渠道 。 在智能反射表面( IRS) 的情况下, 我们考虑三种IRS 类型, 即 1 个活跃的 IRS, 能够放大、 减弱, 并增加接收信号的阶段转换; 2 被动的 IRS, 能够降低并增加接收信号的阶段转换; 3 被动的无损失的 IRS, 只能将一个阶段转换到接收的信号。 理想的 IRS 运行中的 IMS 的性能是被动和被动的 IMS 。 我们为 DoF 区域获取内外部的界限, 在活跃的 IRS 源干扰渠道中, 低和高端的外框, 也能够将IRS 最高值( 美元) 提高到一定的数值, 而IRS 元素的数量超过了一定的定值。 然后, 我们将内外部的内值和外部的内值 向下限, 我们向多端的 DF 方向的内、 多端的内, 变变的内, 的机的内, 向的损流的内, 的内, 向的流的内, 向的 向的 向的 向的 向的 的 方向, 方向的 方向的流的 的 向下向下流的流的 向的 的 的 的 向的 向的 方向的 方向, 向, 方向的 向, 方向的 的 向的 向的 的 的 的 的 的 方向的 的 方向的 方向的 方向的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 向的 向的 向的 向的 向的 向的 的 向的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 的 向下向下向的 的 的