具有双时间尺度设计与硬件损伤的RIS辅助无蜂窝大规模MIMO系统

将可重构智能表面（RIS）集成到无蜂窝大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统中，是一种以低成本和低功耗实现高系统容量的有效解决方案。然而，现有的RIS辅助系统研究大多假设完美硬件，而硬件损伤（HWIs）的影响通常被忽略。本文考虑了在收发机损伤和RIS相位噪声下，RIS辅助CF-mMIMO系统的通用莱斯衰落信道和上行传输。为了减少反馈开销和功耗，我们提出了一种双时间尺度传输方案，利用统计信道状态信息（CSI）优化RIS处的被动波束赋形器，而接入点（AP）处的发射波束赋形器则基于瞬时CSI设计。同时，在中央处理单元（CPU）应用最大比合并（MRC）检测。在此基础上，我们推导了可达速率的闭式近似表达式，并基于此分析了HWIs的影响和功率缩放定律，以得出有用的理论见解。为了最大化用户的和速率或最小速率，我们首先将速率表达式转换为易于处理的形式，然后基于加速梯度上升法优化RIS的相移。最后，数值结果展示了我们推导表达式的正确性并验证了先前的分析，为具有收发机HWIs的CF-mMIMO中非理想RIS的实际应用提供了一些指导。