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:在无蜂窝多输入多输出(MIMO)网络中,多个基站协同工作以实现高频谱效率。然而,恶劣传播环境中大型障碍物导致的严重穿透损耗常常成为严重降低通信性能的问题。考虑到智能反射面(IRS)能够以低成本方式构建数字化可控反射链路,本文研究了一种IRS增强的下行无蜂窝MIMO网络。我们的目标是通过联合优化基站的发射波束赋形和IRS的反射系数,最大化所有用户的和速率。为解决该优化问题,我们提出了一种全分布式机器学习算法。与传统需要在中央处理单元(CPU)进行中央处理、且需在基站与CPU之间交换大量信道状态信息和信令的迭代优化算法不同,在所提算法中,每个基站可本地设计其波束赋形向量,同时IRS的反射系数由其中一个基站确定。仿真结果表明,部署IRS可显著提升用户和速率,且所提算法能够以较低的计算复杂度实现较高的用户和速率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【2022新书】高效深度学习,Efficient Deep Learning Book
专知会员服务
128+阅读 · 2022年4月21日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Stream Efficient Learning
Arxiv
0+阅读 · 2023年5月3日
Arxiv
45+阅读 · 2019年12月20日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
3+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
4+阅读 · 6月5日
人工智能重塑威慑:算法优势的兴起
专知会员服务
5+阅读 · 6月5日
AgentOps综述:智能体系统运维框架
专知会员服务
15+阅读 · 6月4日
《美陆军最新条令:兵力防护》
专知会员服务
11+阅读 · 6月4日
《人工智能的挑战:算法战的想象与现实》
专知会员服务
12+阅读 · 6月4日
首场人工智能战争:Maven如何重塑武装冲突
专知会员服务
8+阅读 · 6月4日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24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
资源|斯坦福课程:深度学习理论!
全球人工智能
17+阅读 · 2017年11月9日
相关基金
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012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 · 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
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员