由Beyond-Diagonal RIS辅助的MIMO信道容量最大化

可重构智能表面（RIS）通过被动波束赋能到期望方向的入射信号，能够提高无线通信链路的容量。该特征已在分析和实验中得到验证，适用于由独立反射元件构成的传统RIS。在可进一步增强的可重构性方面，一种新型架构称为Beyond-Diagonal RIS（BD-RIS）已被提出。它允许RIS元素之间可控的信号流动， resulting in a non-diagonal reflection matrix，与传统RIS架构不同。先前关于BD-RIS辅助通信的研究主要关注单天线发射/接收器。最近的工作为MIMO场景提供了一种迭代容量提升算法，但未提供几何洞察。在本文中，我们推导了面向MIMO信道的首个闭式容量最大化BD-RIS反射矩阵。我们描述了该解如何配对Propagation路径，以及在信噪比较高时其行为，以及理想半正交信道矩阵可实现的容量。分析结果在数值上得到了验证。