Intelligent reflecting surface (IRS) is a revolutionizing approach for achieving low-cost yet spectral and energy efficient wireless communications. In this paper, we consider a wireless network where multiple base stations (BSs) serve their respective users with the aid of distributed IRSs in the downlink communication. Specifically, each IRS assists in the transmission from its associated BS to user via passive beamforming, while in the meantime, it also randomly scatters the signals from other co-channel BSs, thus resulting in additional signal as well as interference paths in the network. As such, a new IRS-user/BS association problem arises pertaining to optimally balance the passive beamforming gains from all IRSs among different BS-user communication links. To address this new problem, we first derive the average signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) at the receiver of each user in closed-form, based on which two SINR balancing problems are formulated to maximize the minimum SINR among all users by optimizing the IRS-user associations without and with BS transmit power control, respectively. We also characterize the scaling behavior of user SINRs with the increasing number of IRS reflecting elements to investigate the different effects of IRS-reflected signal versus interference power. Moreover, to solve the two SINR balancing problems that are both non-convex optimization problems, we propose an optimal solution to the problem without BS power control and low-complexity suboptimal solutions to both problems by applying the branch-and-bound method and exploiting new properties of the IRS-user associations, respectively. Numerical results verify our performance analysis and also demonstrate significant performance gains of the proposed solutions over benchmark schemes.


翻译:智能反射表面( IRS) 是实现低成本但光谱和节能无线通信的革命性方法。 在本文中,我们考虑建立一个无线网络,让多个基础站(BS)在分布式IRS的辅助下行通信中为各自的用户服务。 具体地说,每个IRS协助通过被动光束向用户传输其相关BS,同时随机散布来自其他联合频道BS的信号,从而在网络中增加信号和干扰路径。 因此,一个新的IRS- 用户/ BS联系问题涉及如何最佳地平衡多基站(BS)在下行通信连接中的所有IRS(BS)的被动成形结果。 为解决这个新问题,我们首先在封闭式接收器接收器上设定了平均的信号对干涉加音频比率(SINR),在此基础上提出了两个问题,即通过优化IRS- 用户协会的不使用和BS的电源控制,我们又分别利用系统- 系统( BRS) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) 系统( ) ) 系统( ) 系统( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (

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