In cell-free multiple input multiple output (MIMO) networks, multiple base stations (BSs) collaborate to achieve high spectral efficiency. Nevertheless, high penetration loss due to large blockages in harsh propagation environments is often an issue that severely degrades communication performance. Considering that intelligent reflecting surface (IRS) is capable of constructing digitally controllable reflection links in a low-cost manner, we investigate an IRS-enhanced downlink cell-free MIMO network in this paper. We aim to maximize the sum rate of all the users by jointly optimizing the transmit beamforming at the BSs and the reflection coefficients at the IRS. To address the optimization problem, we propose a fully distributed machine learning algorithm. Different from the conventional iterative optimization algorithms that require a central processing at the central processing unit (CPU) and large amount of channel state information and signaling exchange between the BSs and the CPU, in the proposed algorithm, each BS can locally design its beamforming vectors. Meanwhile, the IRS reflection coefficients are determined by one of the BSs. Simulation results show that the deployment of IRS can significantly boost the sum user rate and that the proposed algorithm can achieve a high sum user rate with a low computational complexity.


翻译:在无细胞多输入多输出(MIMO)网络中,多个基站(BS)合作实现高光谱效率。然而,在严酷的传播环境中,大型阻塞造成的高渗透率损失往往是一个严重降低通信性能的问题。考虑到智能反射表面(IRS)能够以低成本的方式建立可控制的数字反射链,我们调查本文中的IRS强化的无下链点无下链细胞MIMO网络。我们的目标是通过联合优化BS的传输光束成像和IRS的反射系数,最大限度地提高所有用户的总和率。为了解决优化问题,我们建议采用完全分布式机器学习算法。不同于常规的迭代优化算法,这种算法要求在中央处理器(CPU)进行中央处理,以及大量频道状态信息和信号BS和CPU之间的交流,在拟议的算法中,每个BS可在当地设计其成型矢量。同时,IRS的反射系数由BS中的一个确定。模拟结果显示,使用低的用户算法能够大大提升低的用户比例。</s>

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