基于接收信号强度的免除CSI智能反射面辅助通信优化研究

摘要

针对由一个发射机、一个智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)和多个接收机组成的IRS辅助广播通信系统，研究了一种无需信道状态信息(Channel State Information, CSI)的IRS相移优化新方案。在目前关于IRS辅助通信系统优化的相关研究中，大多假设可以获得系统链路的CSI。然而，由于IRS反射单元数量通常较多，而为获得CSI的信道估计开销与IRS反射单元数量成正比，导致获取CSI的开销很大，因此，相关研究结果难以在实际中使用。由此，提出一种仅需使用接收机观测到的接收信号强度即可优化IRS相移的新方案，其目标是最大化接收机处的最小接收信号功率。由于缺乏CSI,无法通过解析表达式计算接收信号功率，因此，建立的优化问题无法使用传统的凸优化理论方法进行求解。为解决此问题，把相应的系统优化问题建模为马尔可夫决策过程(Markov Decision Process, MDP),并提出一种基于近端策略优化的深度强化学习算法对该MDP进行求解，从而得到IRS的最优相移。仿真结果表明，所提出的系统优化方案可获得良好的系统性能。

关键词

智能反射面 / 接收信号强度 / 深度强化学习 / 近端策略优化