面向级联 CSI 不完美的智能反射面辅助认知无线电系统的稳健波束成形设计

本文引入智能反射面（IRS）以增强认知无线电（CR）系统的网络性能。具体地，我们针对 IRS 辅助 CR 系统中主用户（PU）相关信道，基于有界信道状态信息（CSI）误差模型和统计 CSI 误差模型研究稳健波束成形设计。我们联合优化次用户（SU）发射机（ST）处的发射预编码（TPC）与 IRS 处的相移，以在满足 SU 服务质量、对 PU 的限制干扰以及反射波束成形的单位模约束下，最小化 ST 的总发射功率。我们采用逐次凸逼近（SCA）方法、Schur 补、广义定号原理、逆卡方分布和惩罚凸凹过程来处理这些复杂约束。非凸优化问题被转化为若干凸子问题，并提出了高效算法。仿真结果验证了所提算法的有效性，并揭示了 CSI 不确定性对 ST 最小发射功率和优化问题可行率的影响。仿真结果还表明，应仔细选择 ST 处发射天线数量和 IRS 处相移数量，以平衡信道实现可行率与总发射功率。