信道老化对基于统计CSI的可重构智能表面辅助大规模MIMO系统的影响
信息论
2022-09-12 v1 math.IT
摘要
将可重构智能表面（RIS）引入大规模多输入多输出（mMIMO）系统，可通过改善服务盲区中用户设备（UE）的性能来释放下一代网络的潜力。然而，其对准确信道状态信息（CSI）的要求至关重要，尤其是由UE移动性引起信道老化的应用，使得实现足够的服务质量面临挑战。因此，本工作中，我们研究了在空域相关与不完美CSI条件下，信道老化对RIS辅助mMIMO系统性能的影响。具体而言，通过在上行训练与下行数据传输阶段均考虑信道老化，我们首先执行最小均方误差（MMSE）信道估计，以较低开销获得与无RIS传统系统相似的UE有效信道。接着，我们利用确定性等价（DE）分析，推导了采用正则化迫零（RZF）预编码的下行可达和频谱效率（SE）的闭式表达式，其仅依赖于大尺度统计量。随后，我们给出了可达和SE关于相移与总发射功率的优化，由于大尺度统计量变化缓慢，该优化可每隔若干相干区间执行一次。数值结果验证了分析表达式并展示了性能，同时可提取出包含UE移动性的常见场景中的有益设计结论。特别地，信道老化会劣化性能，但其影响可通过适当选择帧时长或增加RIS单元数来控制。
引用
@article{arxiv.2209.04171,
title = {Impact of Channel Aging on Reconfigurable Intelligent Surface Aided Massive MIMO Systems with Statistical CSI},
author = {Anastasios Papazafeiropoulos and Ioannis Krikidis and Pandelis Kourtessis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.04171},
year = {2022}
}
备注
accepted in IEEE TVT