IRS和UAV-IRS共同辅助中继网络公平下行通信方案

摘要

针对长距离中继通信系统中地面用户(ground user, GU)公平性不足和系统灵活性不高的问题，提出一种智能反射面(intelligent reflecting surface, IRS)和机载智能反射面(unmanned aerial vehicle-IRS,UAV-IRS)共同辅助的中继网络多用户公平下行通信传输方案。为实现该中继网络下行链路的通信公平，通过联合优化系统通信调度、系统时隙分配参数、IRS和UAV-IRS反射相移矩阵以及UAV-IRS飞行轨迹来最大化系统用户最小吞吐量。由于该优化问题是非凸问题，将优化问题分解为4个非凸子问题，引入线性规划(linear programming, LP)、松弛变量和连续凸近似(successive convex approximations, SCA)等方法分别对4个子问题进行求解，通过交替优化(alternating optimization, AO)算法得到原非凸问题的近似解。仿真结果表明，所提方案在有效提升系统用户最小吞吐量的同时保障了多用户通信的公平性，并发现系统用户最小吞吐量与IRS和UAV-IRS的反射元件数量、UAV-IRS飞行轨迹以及IRS和中继所处地理位置等因素有关。

关键词

智能反射面 / 无人机 / 中继通信 / 时隙分配