深圳移動(dòng)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(guò)控制平面上大量低成本無(wú)源反射元件的相位智能地重構(gòu)無(wú)線傳播環(huán)境，顯著提升無(wú)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(dòng)、華為技術(shù)有限公司、深圳市大數(shù)據(jù)研究院通過(guò)聯(lián)合創(chuàng)新，共同在5G網(wǎng)絡(luò)中驗(yàn)證了無(wú)需信道狀態(tài)信息的IRS技術(shù)，在不需要改變現(xiàn)有移動(dòng)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(guò)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(dòng)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(xiàng)技術(shù)不需要獲取信道狀態(tài)即可通過(guò)自學(xué)習(xí)建立場(chǎng)景化模型，得到IRS陣列在當(dāng)前場(chǎng)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(shí)，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(shí)，以上算法可以漸進(jìn)達(dá)到全局最優(yōu)的75%以上。

該項(xiàng)技術(shù)在當(dāng)前的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中具備顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，不需要估計(jì)、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(duì)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(jì)的復(fù)雜度和成本顯著降低。據(jù)此，深圳移動(dòng)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(lái)顯著的性能提升。

1.  測(cè)試實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景

2. 室外覆蓋室內(nèi)驗(yàn)證效果

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

進(jìn)一步嘗試對(duì)整個(gè)路線進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)實(shí)測(cè)，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(guò)實(shí)測(cè)：Blind Beamforming算法在當(dāng)前場(chǎng)景下覆蓋平均提升8.3db，SINR平均提升8db。進(jìn)一步測(cè)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(guò)測(cè)試，可以看到IRS不同相位可帶來(lái)用戶體驗(yàn)的差異，進(jìn)一步證明了可通過(guò)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(jì)劃在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中更豐富的場(chǎng)景中進(jìn)行驗(yàn)證與應(yīng)用，支撐5G網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化。

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