存在相互激励的双有源 RIS 辅助通信系统的波束成形设计
信号处理
2024-08-26 v2
摘要
在本文中，我们研究了一种双有源可重构智能表面 (RIS) 辅助的下行无线通信系统，其中多天线基站 (BS) 通过双反射链路和单反射链路为多个单天线用户服务。由于有源 RIS 的信号放大能力，它们可以有效缓解乘性衰落效应。然而，这也引发了两个有源 RIS 之间不可忽略的信号反弹现象。这种现象被称为“相互激励”效应，并通过提出一种反馈型模型在接收信号中对其进行表征。基于该信号模型，我们通过联合优化 BS 处的波束成形矩阵和两个有源 RIS 处的反射系数矩阵，在 BS 和有源 RIS 的功率约束以及有源 RIS 的最大放大增益约束下，构建了一个加权和速率 (WSR) 最大化问题。为了解决这一非凸问题，我们首先使用分数规划 (FP) 方法将其转化为更易处理的形式。然后，通过引入辅助变量，该问题可以转化为一个可用惩罚对偶分解 (PDD) 算法求解的等价形式。最后，仿真结果表明，在可达速率方面，所提出的方案优于具有单有源 RIS 和双无源 RIS 的基准方案。此外，结果证明，当最大放大增益为 40 dB 时，与未考虑此效应的场景相比，所提出的方案可将 WSR 提升 30\%。另外，所提出的方案能够在 BS 与用户之间部署双有源 RIS 的大多数位置实现高 WSR 性能，从而在定位上提供了更大的灵活性。
引用
@article{arxiv.2403.11061,
title = {Beamforming Design for Double-Active-RIS-aided Communication Systems with Inter-Excitation},
author = {Boshi Wang and Cunhua Pan and Hong Ren and Zhiyuan Yu and Yang Zhang and Mengyu Liu and Gui Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11061},
year = {2024}
}