基于统计 CSI 的双 RIS 辅助空间相关 MIMO 的可 Achievable 速率分析与优化
信息论
2024-03-13 v1 信号处理
math.IT
摘要
可重构智能表面 (RIS) 是一种新型超材料，可通过动态改变入射电磁波的反射方向来形成智能无线电环境。在现有文献中，当部署多个 RIS 时，通常忽略了也对整个系统性能有贡献的 RIS 间链路。本文研究了一种在空间相关非视距传播信道下的通用双 RIS 辅助多输入多输出 (MIMO) 无线通信系统，其中也考虑了双 RIS 的协作。设计目标是在全统计信道状态信息 (CSI) 的基础上最大化可实现的遍历速率。具体而言，我们首先利用统计物理中的复本法 (replica method) 提出了可实现遍历速率的闭式渐近表达式。随后，提出了一种全统计 CSI enabled 的最优设计方案，与瞬时 CSI enabled 的设计相比，该方案避免了高昂的导频训练开销。为了进一步减少信号处理开销并降低实际实现的复杂度，我们提出了一种共相位方案来设计双 RIS。仿真结果表明，即使对于小规模天线阵列，推导出的渐近遍历速率也非常准确。所提出的优化算法能够以低开销和复杂度为代价获得显著的增益。此外，证明了协作双 RIS 辅助 MIMO 框架在恶劣传播环境下能实现更优越的遍历速率性能和高通信可靠性。
引用
@article{arxiv.2403.07274,
title = {Achievable Rate Analysis and Optimization of Double-RIS Assisted Spatially Correlated MIMO with Statistical CSI},
author = {Kaizhe Xu and Jiajia Guo and Jun Zhang and Shi Jin and Shaodan Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.07274},
year = {2024}
}