基于RIS辅助多用户远场下行通信的能源效率分析
信号处理
2025-05-26 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文关注受重构智能表面（RIS）辅助的多用户下行近场通信的能源效率（EE）优化与分析。具体而言，我们对若干关键因素对 EE 性能的影响进行了全面研究，包括 RIS 单元数量、可重构单元类型、重新配置分辨率以及最大发射功率。为准确捕捉 RIS 的功耗特征，我们采用了用于 RIS 中三种常见可重构单元的更为实际的功耗模型：PIN 二极管、varactor 二极管和射频（RF）开关。这些不同的单元可能导致在其谱能效率（SE）相似的情况下，RIS 系统呈现出显著不同的能源效率。考虑到在实际中大多数 RIS 实施的是离散相位，使得其优化 NP-hard，我们发展了一个嵌套的交替优化框架以最大化 EE，包括用于离散 RIS 相位重新配置的外层整数优化以及每个迭代中用于连续发射功率分配的嵌套非凸优化。大量基准方案的比较验证了所提出框架的有效性和效率。此外，基于所提出的优化方法，我们分析了 RIS 在不同关键因素下的 EE 性能，并识别出产生最高 EE 的最佳 RIS 架构。
引用
@article{arxiv.2505.18076,
title = {Analysis on Energy Efficiency of RIS-Assisted Multiuser Downlink Near-Field Communications},
author = {Wei Wang and Xiaoyu Ou and Zhihan Ren and Waqas Bin Abbas and Shuping Dang and Angela Doufexi and Mark A. Beach},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.18076},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 15 figures. This work has been accepted for publication in IEEE Transactions on Communications