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2021/10/21 17:21

深圳移动与华为首次实现6G IRS技术在5G现网的使用

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作为6G的研究热点技术之一,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface, IRS)可通过控制平面上大量低成本无源反射元件的相位智能地重构无线传播环境,显著提升无线通信网络的性能,IRS提供了突破网络结构限制进一步提升网络覆盖和容量的新思路。近日,由深圳移动、华为技术有限公司、深圳市大数据研究院通过联合创新,共同在5G网络中验证了无需信道状态信息的IRS技术,在不需要改变现有移动网络结构和协议的前提下验证了IRS技术的可行性。经过验证,该IRS技术适合在现有5G网络中低成本、大规模地推广部署。

本技术区别于业界需要信道状态信息的技术方向,在罗智泉教授带领下,创新性的提出基于数据驱动的方式,不依赖于与基站交互、不需要获取信道状态的盲波束赋型的反射面相位控制技术。具体而言,该项技术不需要获取信道状态即可通过自学习建立场景化模型,得到IRS阵列在当前场景下的最优相位组合。理论分析表明,在处理二元相位选择Φ={0,π}时,以上算法可以渐进达到全局最优;而在处理多元相位选择Φ={0,π/K,2π/K,...,((K-1)π)/K},K>2时,以上算法可以渐进达到全局最优的75%以上。

该项技术在当前的无线网络中具备显著的优势。首先,不需要估计、传输信道状态信息,能更好的兼容网络架构和协议,基于一套技术可实现对4G、5G以及下一代网络的支持。其次,IRS硬件架构设计的复杂度和成本显著降低。据此,深圳移动和华为公司在真实5G网络环境中(现网5G 2.6GHz频段)进行了联合创新,证实了基于盲波束赋形(Blind-Beamforming)的IRS技术能够为5G网络带来显著的性能提升。

1.  测试实验场景

2. 室外覆盖室内验证效果

通过实测:Blind Beamforming算法可以有效的提升信道质量,在当前场景下覆盖提升23db,SINR提升14db。

进一步尝试对整个路线进行优化,通过实测,整条道路的信道质量均得到显著改善,路线平均下载速率提升63%。

3. 室外典型覆盖验证效果

通过实测:Blind Beamforming算法在当前场景下覆盖平均提升8.3db,SINR平均提升8db。进一步测试了近点(距离IRS约40米)、远点(距离IRS约100米)的下载速率提升情况。

从结果中看,近点下载速率提升约27.7%,远点下载速率提升约22%。

通过测试,可以看到IRS不同相位可带来用户体验的差异,进一步证明了可通过IRS改变信道响应的技术可行性。另外,引入Blind Beamforming相比仅引入IRS硬件产生了额外的显著增益,证明了算法的技术可行性。

当前已初步完成原型机规模应用的前期准备工作,下一步计划在真实网络中更丰富的场景中进行验证与应用,支撑5G网络系统级优化。

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