系统工程与电子技术 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (2): 761-769.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.02.40

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IRS辅助的车联网相移设计和信道对齐策略

王汝言1,2,3, 王康1,2,3, 崔亚平1,2,3,*, 何鹏1,2,3, 吴大鹏1,2,3   

  1. 1. 重庆邮电大学通信与信息工程学院, 重庆 400065
    2. 先进网络与智能互联技术重庆市高校重点实验室, 重庆 400065
    3. 泛在感知与互联重庆市重点实验室, 重庆 400065
  • 收稿日期:2022-12-27 出版日期:2024-01-25 发布日期:2024-02-06
  • 通讯作者: 崔亚平
  • 作者简介:王汝言(1969—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为泛在网络、物联网
    王康(1996—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为车联网、智能反射面
    崔亚平(1986—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为车联网、智能反射面技术
    何鹏(1990—), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为移动通信、物联网
    吴大鹏(1979—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为泛在网络、车联网
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61901070);国家自然科学基金(61801065);国家自然科学基金(62271096);国家自然科学基金(61871062);国家自然科学基金(U20A20157);国家自然科学基金(62061007);重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202000603);重庆市教委科学技术研究项目(KJQN201900611);重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX0468);重庆市自然科学基金(cstc2020jcyjzdxmX0024);重庆市自然科学基金(cstc2021jcyjmsxmX0892);重庆市高校创新研究群体项目(CXQT20017);重庆市研究生科研创新项目(CYB22246);重邮信通青创团队支持计划(SCIE-QN-2022-04)

Phase shifts design and channel alignment strategy for IRS-aided vehicular networks

Ruyan WANG1,2,3, Kang WANG1,2,3, Yaping CUI1,2,3,*, Peng HE1,2,3, Dapeng WU1,2,3   

  1. 1. School of Communication and Information Engineering, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China
    2. Advanced Network and Intelligent Connection Technology Key Laboratory of Chongqing Education Commission of China, Chongqing 400065, China
    3. Chongqing Key Laboratory of Ubiquitous Sensing and Networking, Chongqing 400065, China
  • Received:2022-12-27 Online:2024-01-25 Published:2024-02-06
  • Contact: Yaping CUI

摘要:

针对车联网中车辆的动态移动以及信号的随机散射所导致的信道快速变化问题, 研究了智能反射面(intelligent reflecting surface, IRS)辅助的车联网通信并提出了联合相移设计和信道对齐策略, 以削减车联网中多普勒频移的影响并提升通信性能。提出的策略由两个阶段构成。在第一阶段设计IRS的相移以改善级联信道的衰落状态,在策略的第二阶段进行修正函数的设计, 实现了直接信道和级联信道的信道对齐, 从而减少直接信道快衰落状态对通信性能的影响。通过联合相移设计和信道对齐策略中设计的反射相移以及修正函数, 实现了通信性能的提升。仿真结果表明, 所提策略相比于相移优化策略可以提升8.8%的频谱效率。

关键词: 车联网, 智能反射面, 衰落信道, 相移设计

Abstract:

To address the rapid change of the channel caused by the dynamic vehicle movement and the random scattering of the electromagnetic wave in vehicular networks. The joint phase shifts and channels alignment (PS-CA) strategy is proposed for intelligent reflecting surface (IRS) aided vehicular networks to mitigate the Doppler shift impact and enhance communication performance. The paper proposed the PS-CA strategy consists of two stages. Specifically, the phase shifts of IRS are designed to improve the fast fading state of the cascaded channel in the first stage, the second stage designs the correction function to reduce the impact of the fast fading direct channel by aligning the direct channel to the cascaded channel. Furthermore, the designed phase shifts are combined with the correction function to improve communication performance. Simulation results show that the proposed PS-CA strategy achieves higher spectral efficiency (SE) by 8.8% compared to the optimized phase shifts (OPS) strategy.

Key words: vehicular network, intelligent reflecting surface (IRS), fading channel, phase shifts design

中图分类号: