深圳移動與華為首次實(shí)現(xiàn)6G IRS技術(shù)在5G現(xiàn)網(wǎng)的使用

作為6G的研究熱點(diǎn)技術(shù)之一,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)可通過控制平面上大量低成本無源反射元件的相位智能地重構(gòu)無線傳播環(huán)境,顯著提升無線通信網(wǎng)絡(luò)的性能,IRS提供了突破網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)限制進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量的新思路。近日,由深圳移動、華為技術(shù)有限公司、深圳市大數(shù)據(jù)研究院通過聯(lián)合創(chuàng)新,共同在5G網(wǎng)絡(luò)中驗(yàn)證了無需信道狀態(tài)信息的IRS技術(shù),在不需要改變現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議的前提下驗(yàn)證了IRS技術(shù)的可行性。經(jīng)過驗(yàn)證,該IRS技術(shù)適合在現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)中低成本、大規(guī)模地推廣部署。

本技術(shù)區(qū)別于業(yè)界需要信道狀態(tài)信息的技術(shù)方向,在羅智泉教授帶領(lǐng)下,創(chuàng)新性的提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式,不依賴于與基站交互、不需要獲取信道狀態(tài)的盲波束賦型的反射面相位控制技術(shù)。具體而言,該項技術(shù)不需要獲取信道狀態(tài)即可通過自學(xué)習(xí)建立場景化模型,得到IRS陣列在當(dāng)前場景下的最優(yōu)相位組合。理論分析表明,在處理二元相位選擇Φ={0,π}時,以上算法可以漸進(jìn)達(dá)到全局最優(yōu);而在處理多元相位選擇Φ={0,π/K,2π/K,...,((K-1)π)/K},K>2時,以上算法可以漸進(jìn)達(dá)到全局最優(yōu)的75%以上。

該項技術(shù)在當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)中具備顯著的優(yōu)勢。首先,不需要估計、傳輸信道狀態(tài)信息,能更好的兼容網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議,基于一套技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對4G、5G以及下一代網(wǎng)絡(luò)的支持。其次,IRS硬件架構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜度和成本顯著降低。據(jù)此,深圳移動和華為公司在真實(shí)5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中(現(xiàn)網(wǎng)5G 2.6GHz頻段)進(jìn)行了聯(lián)合創(chuàng)新,證實(shí)了基于盲波束賦形(Blind-Beamforming)的IRS技術(shù)能夠?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)帶來顯著的性能提升。

1.  測試實(shí)驗(yàn)場景

 

2. 室外覆蓋室內(nèi)驗(yàn)證效果

通過實(shí)測:Blind Beamforming算法可以有效的提升信道質(zhì)量,在當(dāng)前場景下覆蓋提升23db,SINR提升14db。

進(jìn)一步嘗試對整個路線進(jìn)行優(yōu)化,通過實(shí)測,整條道路的信道質(zhì)量均得到顯著改善,路線平均下載速率提升63%。

3. 室外典型覆蓋驗(yàn)證效果

通過實(shí)測:Blind Beamforming算法在當(dāng)前場景下覆蓋平均提升8.3db,SINR平均提升8db。進(jìn)一步測試了近點(diǎn)(距離IRS約40米)、遠(yuǎn)點(diǎn)(距離IRS約100米)的下載速率提升情況。

從結(jié)果中看,近點(diǎn)下載速率提升約27.7%,遠(yuǎn)點(diǎn)下載速率提升約22%。

通過測試,可以看到IRS不同相位可帶來用戶體驗(yàn)的差異,進(jìn)一步證明了可通過IRS改變信道響應(yīng)的技術(shù)可行性。另外,引入Blind Beamforming相比僅引入IRS硬件產(chǎn)生了額外的顯著增益,證明了算法的技術(shù)可行性。

當(dāng)前已初步完成原型機(jī)規(guī)模應(yīng)用的前期準(zhǔn)備工作,下一步計劃在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中更豐富的場景中進(jìn)行驗(yàn)證與應(yīng)用,支撐5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級優(yōu)化。

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2021-10-21
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