宽带太赫兹可重构智能表面通信的波束成形分析与设计
信息论
2023-06-26 v3 信号处理
math.IT
摘要
可重构智能表面(RIS)辅助的太赫兹(THz)通信因其超大带宽和超低功耗被视为未来6G网络的有前景候选。然而，存在波束分裂问题，尤其当基站(BS)或RIS拥有大规模天线时，可能导致严重的阵列增益损失。因此，本文研究THz RIS通信中的波束分裂与波束成形设计问题。具体而言，我们首先分析由不同RIS尺寸、形状和部署引起的波束分裂效应。在此基础上，我们在BS采用全连接时间延迟器相移器混合波束成形架构，并部署分布式RIS以协作缓解波束分裂效应。我们通过联合优化混合模拟/数字波束成形、BS的时间延迟和RIS的反射系数，旨在最大化可达和速率。为求解所表述问题，我们首先基于不同RIS物理方向设计模拟波束成形和时间延迟，然后将其转化为通过联合优化数字波束成形和反射系数的优化问题。接下来，我们提出一种交替迭代优化算法来处理它。具体地，对于给定的反射系数，我们提出基于最小均方误差技术的迭代算法以获得数字波束成形。之后，我们应用LDR和MCQT方法将原始问题转化为QCQP，可通过ADMM技术求解得到反射系数。最后，通过重复上述过程直至收敛，获得数字波束成形和反射系数。仿真结果验证了所提方案能有效减轻波束分裂效应并提升系统容量。
引用
@article{arxiv.2207.11926,
title = {Beamforming Analysis and Design for Wideband THz Reconfigurable Intelligent Surface Communications},
author = {Wencai Yan and Wanming Hao and Chongwen Huang and Gangcan Sun and Osamu Muta and Haris Gacanin and Chau Yuen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.11926},
year = {2023}
}