智能表面辅助大规模MIMO中基于迫零预编码的能量效率最大化
信息论
2023-12-22 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文研究了在下行通信系统中，利用可重构智能表面（RIS）在多用户大规模多输入多输出（mMIMO）设置中采用迫零（ZF）预编码时的能量效率（EE）最大化问题。基站（BS）与RIS之间的信道在莱斯因子K1下服从莱斯衰落。由于在每个信道相干时间间隔内系统性地优化RIS相位偏移具有挑战性且负担沉重，我们采用基于统计信道状态信息（CSI）的优化策略来减轻这一开销。通过将RIS相位偏移矩阵视为多个信道相干时间间隔内的常数，我们可以在保持有趣性能的同时降低计算复杂度。基于遍历速率（ER）下界闭式表达式，我们制定了EE优化问题。该问题是非凸的，并且由于变量耦合而难以处理。为了规避这一障碍，我们探索了顺序优化方法，其中功率分配向量p、天线数量M和RIS相位偏移v被分离并依次迭代求解直至收敛。借助拉格朗日对偶方法、分数规划（FP）技术和引理1，我们推导出了三个优化变量各自的紧凑闭式表达式。仿真结果验证了所提方法在不同广义信道场景（包括非视距（NLoS）和部分视距（LoS）条件）下的有效性。这突显了其在仅利用统计CSI知识的情况下，显著降低功耗、减少基站有源天线数量以及有效将RIS结构融入mMIMO通信设置中的潜力。
引用
@article{arxiv.2312.13563,
title = {Energy Efficiency Maximization for Intelligent Surfaces Aided Massive MIMO with Zero},
author = {Wilson de Souza Junior and Taufik Abrao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.13563},
year = {2023}
}
备注
31 pages, 9 figures, 3 tables, 37 references