关于通过 HAPS 和主动 RIS 技术的融合在总速率和能源效率之间的权衡-计算机科学-可重构智能表面-机器学习.pdfVIP

关于通过HAPS和主动RIS技术的融合在总速率

和能源效率之间的权衡

112,3415

BilalKaraman,IlhanBasturk,FerdiKara,MetinOzturk,SezaiTaskin,andHalimYanikomeroglu

1ManisaCelalBayarUniversity,Manisa,Türkiye

2KTHRoyalInstituteofTechnology,Sweden

3ZonguldakBulentEcevitUniversity,Zonguldak,Türkiye

4AnkaraYıldırımBeyazıtUniversity,Ankara,Türkiye

5Non-TerrestrialNetworksLab.,CarletonUniversity,Ottawa,ON,Canada

本摘要—本文研究了将主动可重构智能表面（RIS）中继与高HAPS系统在下一代通信系统中提供了几个关键优

空平台站（HAPS）集成，以增强下一代无线系统中的非地面网势。它们可以在偏远或服务不足的地区实现高速、低延迟连

译络（NTN）性能。虽然先前的研究集中在被动RIS架构上，但接，这些地区的传统基础设施缺乏。与地面替代方案（如

由于长距离HAPS链路的严重路径损耗和双重衰落问题，具有

中光纤网络或蜂窝塔）相比，其部署速度显著更快。此外，

内在信号放大能力的主动RIS成为更合适的选择。我们提出了

1一个总速率最大化问题，联合优化由基于HAPS的主动RIS辅HAPS特别适合紧急情况，并能在地理条件复杂或难以到

v

9助通信系统支持的地面上用户设备（UE）的功率分配和RIS元达的地区提供可靠的覆盖。虽然HAPS通常与农村部署相

8件分配。为了减少功耗和硬件复杂性，还探讨了几种子连接的主关联，但将其整合到作为多层第六代蜂窝网络技术(6G)架

8动RIS架构。仿真结果表明，在服务质量（QoS）方面，主动

3构的一部分的城市环境中具有重要意义[3]。它们不被视为

1.RIS配置显著优于被动RIS。此外，虽然全连接架构实现了最高独立系统，而是预计将补充地面和非地面网络[4]。

的吞吐量，但在实际功率约束下，子连接方案表现出更优的能量

7

0效率。这些发现突显了启用主动RIS的HAPS系统满足超越蜂另一方面，可重构智能表面（RIS）正成为6G网络的

5窝覆盖和绿色网络日益增长需求的潜力。关键推动力。这些节能的、可编程的超材料能够实时智能

2IndexTerms—高空平台站（HAPS）、非地面网络

:地反射和操纵无线信号，提高链路质量[5]。它们极低的功

v（NTN）、可重构智能表面（RIS）、总速率、能量效率。

i耗、增强信号强度的能力以及在密集或复杂环境中的部署

x

r简易性使它们成为下一代无线系统的理想选择[6]。当与高

aI.介绍

空气球平台（HAPS）集成时，即在HAPS上安装RIS，可

随着用户密度的快速增长以及物联网技术的发展，下以显著扩展网络覆盖范围，涵盖城市和农村地区。这种协

一代无线网络面临着对高容量和始终在线连接不断增长的同作用还可以降低运营商的基础设施成本，并支持高级应

需求。[1]虽然通过部署