【论文阅读笔记】Active RIS Versus Passive RIS: Which is Superior With the Same Power Budget?

本文主要是介绍【论文阅读笔记】Active RIS Versus Passive RIS: Which is Superior With the Same Power Budget?，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

对于有源RIS，作者首先推导BS发射信号功率和RIS输出信号功率之间的最佳功率分配。作者还分析了各种系统参数对最优功率分配比的影响。当具有相同的不是很小的总功率预算，并且RIS元件的数量不是很大，有源RIS将优于无源RIS。

Research Objective

Problem Statement

Methods

Evaluation

Conclusion

Reference

Research Objective

1）从理论分析的角度去比较有源RIS和无源RIS的性能差异

2）推导了BS和有源RIS之间的最佳功率分配比并做出分析

Problem Statement

用户端接收信号

有源RIS

无源RIS

SNR

有源RIS

无源RIS

总功率消耗

有源RIS

BS传输功率+有源RIS反射的放大信号功率+N个RIS元件中移相开关和控制电路消耗的功率+N个有源RIS元件放大器使用的直流偏置功率

无源RIS

BS传输功率+ N个RIS元件中移相开关和控制电路消耗的功率

假设

其中

P1）

可以转换成

P2）

Methods

首先，我们决定应将多少功率分配给有源RIS放大器。

1）当RIS位于基站和用户之间的中间时。在这种特殊情况下，将BS和RIS的功率平均分配是最佳的。

2）一般情况下，

推论1 接收机噪声占主导时，应选择较大的有源RIS反射的放大信号功率。RIS噪声占主导时，增加基站传输功率能有效地提高SNR。

推论2 BS和RIS的功率都是总功率消耗的递增函数，但是N的递减函数。

推论3 较大，应将更多的功率分配给基站，降低RIS噪声的影响。相反，较大，应将更多功率分配给有源RIS，从而降低接收器噪声的影响。当RIS位于BS附近时，应将更多功率分配给RIS；当RIS离用户较近时，应将更多功率分配给BS。

最后，提供了分析和数值结果，以揭示有源和无源RIS之间的性能差异。

引理1

对于足够大的N，无源RIS更好，因为有源RIS受到严重的噪声影响。

引理2 略

推论4 对于低功率预算，无源RIS优于有源RIS。

推论5

Evaluation

可以得出：当N不是很大时有源RIS的优越性

可以得出：

1. 无源RIS在小功率预算下表现更好，而在功率预算足够时，有源RIS表现更好。

2. 随着Qtot的增加，等分裂策略开始显示其缺陷。这是因为，随着功率预算的增长，BS和有源RIS之间的最佳分割比需要相应调整。

可以得出：

1. 无源RIS应部署在基站或用户端附近以减轻来自双路径损耗的衰减。相比之下，有源RIS可以在所有位置实现良好的性能，因为由于集成了放大器，可以有效避免双衰落效应。

2. 等分裂方案仅在下是最优的。

Conclusion

从理论上比较了相同功率预算下的有源RIS和无源RIS。首先推导了BS和有源RIS之间的最佳功率分配比。然后对功率分配比作出分析，并讨论了有源或无源RIS性能更好的条件。

	优点	缺点
passive RIS	依靠低功率可调电子电路（如PIN二极管或变容二极管）来移相，因此消耗的功率几乎为零。	在没有信号放大的情况下，接收信号会遭受乘积/双程损耗衰减，因此变得足够弱。这种“双程损耗”衰减在很大程度上限制了RIS的潜力。
active RIS	不仅可以调整相移，还可以将从第一跳衰减的接收信号放大到正常强度水平。因此，有源RIS有效地避免了双路径损耗衰减。	有源RIS功耗不再可以忽略，其总功耗可能远高于无源RIS辅助系统