面向非视距通信场景的智能反射面(IRS)最优部署与增益最大化研究

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Current Engineering Letters and Reviews

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  针对无线通信中视距(LOS)与非视距(NLOS)场景下智能反射面(IRS)配置优化问题,研究通过 MATLAB 仿真 IRS 模型,分析其在不同场景的信道容量增益及位置对误码率(BER)的影响。发现 IRS 在 NLOS 场景可显著提升容量(22 Mbps vs. 传统方案),且中点部署可使 BER 改善 57.69%,为 NLOS 通信提供低成本方案。

  
近年来,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)作为提升无线通信性能的低成本高效方案被提出,但其实现最优性能的配置方式尚未明确。本研究旨在探究 IRS 在视距(Line-of-Sight, LOS)与非视距(Non-Line-of-Sight, NLOS)环境中的作用,验证其可实现的增益并分析不同 IRS 位置对误码率(Bit Error Rate, BER)的影响。通过 MATLAB 仿真 IRS 模型,对比 LOS 和 NLOS 场景下的信道容量增益发现,LOS 场景中 IRS 系统信道容量较直达链路低 12 Mbps,表明无源 IRS 仅在无直射路径时有效。在 NLOS 场景信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)为 50 时,多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)发射分集和接收分集的信道容量分别为 1.0 Mbps 和 4.5 Mbps,而 IRS 系统可达 22 Mbps,显示通过 IRS 创建替代路径优于增加收发天线数量。此外,IRS 位置对 BER 影响显著,部署于接入点(Access Point, AP)与站点(Station, STA)中间时,BER 较靠近 AP 或 STA 的配置提升达 57.69%。研究证实 IRS 是解决 NLOS 通信挑战的经济低功耗方案,且 WLAN 系统中 IRS 的理想位置为 AP 与 STA 中点,后续需在其他系统中进一步验证性能。
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