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[原创] RIS 网络部署模式对比

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发表于 2024-1-25 09:57:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 eefocus_3952551 于 2024-1-25 09:59 编辑

RIS 网络部署模式对比
(1) 网络控制模式与独立模式
从是否受控于网络的角度,RIS 部署模式可以分为两类。其中,RIS 由网络控制的部署模式称为“网络控制模式”,RIS 自我控制的部署模式称为“独立模式”。下表比较了独立模式和网络控制模式的优势和挑战。通过对上述两个种模式优劣势的比较分析,并结合授权频谱和非授权频谱的特点,可以得到观察:1)网络控制模式:适用于复杂网络和具有高网络共存要求的授权频谱场景(即蜂窝网络);2)独立模式:适用于简单网络、局域覆盖的非授权频谱技术场景(例如,Wi-Fi)。

网络控制模式与独立模式的对比

网络控制模式与独立模式的对比


(2) 集中式与分布式
考虑多用户网络的 RIS 部署,网络中一个基站与 K>1 个用户(或K组相邻用户)通信,用户彼此之间距离足够远。在这种情况下,有两种不同的策略来部署网络中的N个 RIS 反射元件:1)分布式部署,其中反射元件形成多个分布式 RIS,每个 RIS 位于一个用户附近;2)集中式部署,所有的反射元件形成一个位于基站附近的大型 RIS。注意,对于 K=1 的单用户情况,上述两种部署策略是等效的,因为都在基站处实现最大接收信号功率。然而,对于 K>1 的情况,这两种部署策略通常会导致用户和基站之间的信道不同。在集中式部署下,所有用户都可以通过N个反射元件来服务;而在分布式部署下,每个用户只使用N个反射元件的小部分来获得最近的 RIS 的服务,因为较远的 RIS 反射的信号由于路径损失很大而太弱。
就系统容量而言,集中式 RIS 部署通常比分布式 RIS 部署更有利,但值得注意的是,在部署 RIS 时,可能还需要考虑其他实际因素。首先,分布式部署需要更多的 RIS,因此基站和 RIS 控制器之间需要更多的回程链路来交换信息,从而导致网络开销增加。其次,由于站点/空间限制,在基站附近部署大型集中式 RIS 并不总是可行的,而在用户端部署多个分布式 RIS 通常更灵活。第三,集中对抗分布式 RIS 部署的性能增益是在双信道条件的假设下,而在实践中,两种部署策略下的信道统计数据可能会在 LoS 概率,NLoS 衰落分布、信道相关性等方面有很大差异,这可能导致不同场景下的不同比较结果。

RIS 网络部署面临的挑战
现有的 RIS 研究主要关注自引入 RIS 以来经典通信问题所面临的新挑战,如信道估计和波束形成,这些研究主要关注单网络系统模型假设下的问题研究。在实际的无线移动通信网络中,多个网络的共存是一个传统的问题,RIS 的引入可能会带来全新的网络共存挑战。
实际网络中,入射在 RIS 面板上的无线信号既包括 RIS 优化调控的“目标信号”,也包括其他“非目标信号”,RIS 将会对这两类信号同时调控。在非受控情况下,RIS 对来自其他网络的“非目标信号”进行非预期的异常调控,将导致网络共存问题。有文献初步分析了 RIS 网络的共存问题,并提出了可能的解决思路。基于文献进一步对 RIS网络共存进行了深入分析和建模,并对具备带外滤波器的新型多层 RIS 结构和 RIS 分块机制两种新型 RIS 结构进行了深入分析和评估。有文献提供了高铁通信场景下的 RIS 网络部署挑战分析与方案。

RIS 技术可以部署于以用户为中心的 Cell-free 网络,组成 TRP 节点和无源 RIS 节点混合的异构网络。在 Cell-free 网络中 RIS 可以与网络中的多个 TRP 站点协同传输,进一步无线网络的覆盖质量。同时,Cell-free 网络中 RIS 与 TRP 站点的“多对多”的协作模式对信道测量、波束赋形和资源调度提出新的挑战。例如,Cell-free 网络不仅要测量各个 TRP 站点与终端之间的信道状态,还要测量各个 TRP 站点经过 RIS 到达终端的级联信道的信道状态,导致 RIS 级联信道估计的导频开销和计算复杂度增加。有文献提供了一种双时间尺度的信道信息获取和预编码方案,通过终端用户与 RIS 单元的局部匹配,降低信道信息获取开销和预编码优化复杂度。


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