智能反射面辅助无线通信中中断约束的鲁棒波束成形

在智能反射面（IRS）辅助的无线通信系统中，信道状态信息（CSI）对于实现其预期的被动波束成形增益至关重要。然而，由于采用离散相移的有限训练，CSI 误差在实践中不可避免，并且通常在 IRS 反射单元上相关，这降低了数据传输速率和可靠性。在本文中，我们重点研究 CSI 误差对 IRS 辅助多用户下行链路通信系统中断性能的影响。具体而言，我们的目标是在满足用户最大 CSI 误差引起的中断概率约束的条件下，联合优化接入点（AP）处的主动发射预编码向量和 IRS 处的被动离散相移，以最小化 AP 的发射功率。首先，我们考虑单用户情形，并根据用户处接收信号的平均信号功率（MSP）和方差推导其中断概率。由于在调谐这两个参数以最小化中断概率之间存在权衡，我们提出最大化它们的加权和，并通过一维搜索找到最优权重。然后，对于一般的多个用户情形，由于用户间干扰导致用户的中断概率难以以闭合形式获得，我们提出了一种新颖的约束随机连续凸近似（CSSCA）算法，该算法将非凸中断概率约束替换为适当设计的凸代理近似。仿真结果验证了所提鲁棒波束成形算法的有效性，并显示了它们相对于各种基准方案的显著性能提升。