利用图论的非对角可重构智能表面：建模、架构设计与优化
信息论
2024-02-21 v2 信号处理
math.IT
摘要
近年来，非对角可重构智能表面（BD-RIS）被提出以推广传统RIS。BD-RIS的散射矩阵不限于对角形式，因此相比传统RIS带来了性能提升。尽管已提出不同的BD-RIS架构，如何系统性地设计在性能与电路复杂度之间实现最优权衡的BD-RIS架构仍是一个开放问题。在本工作中，我们基于图论提出了BD-RIS的新颖建模、架构设计与优化方法。该图论建模使我们能够开发两种新的高效BD-RIS架构，称为树连接RIS和森林连接RIS。树连接RIS对应的图为一棵树，被证明是能在多输入单输出（MISO）系统中达到性能上界的最简单BD-RIS架构。此外，森林连接RIS使我们能够在性能与复杂度之间取得平衡，相比树连接RIS进一步降低复杂度。为优化树连接RIS，我们推导了闭式全局最优解，而森林连接RIS则通过低复杂度迭代算法进行优化。数值结果证实，树连接（相应为森林连接）RIS达到了与全连接（相应为分组连接）RIS相同的性能，同时将复杂度降低多达16.4倍。
引用
@article{arxiv.2305.05013,
title = {Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces Utilizing Graph Theory: Modeling, Architecture Design, and Optimization},
author = {Matteo Nerini and Shanpu Shen and Hongyu Li and Bruno Clerckx},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.05013},
year = {2024}
}
备注
Accepted by IEEE for publication