具有超表面层的 SIM 辅助 MIMO 系统中可达速率的缩放：一种混合优化框架
信号处理
2025-08-14 v2
摘要
我们通过联合优化 SIM 相移和功率分配，研究了堆叠智能超表面（SIM）辅助的全息多输入多输出（HMIMO）系统的可达速率（AR）。与早期研究表明在固定 SIM 厚度下，当超表面层数超过某一点时 AR 会降低相反，我们的研究结果表明 AR 会持续增加。为此，我们引入了两种问题表述：一种基于直接最大化 AR（RMax），另一种侧重于最小化流间干扰（IMin）。为了求解 RMax 问题，我们应用黎曼流形优化（RMO）和加权最小均方误差（WMMSE）方法交替优化 SIM 相移和功率分配。对于 IMin 问题，我们推导出一种高效算法，在保持其他元素固定的情况下，使用闭式表达式迭代更新每个超原子的相移。我们的核心贡献是整合了这两种方法，其中 IMin 的解用于初始化第一种算法中的 SIM 相移。这种混合策略在不同数量的超表面层下均增强了 AR 性能。仿真结果表明，所提出的算法优于现有基准。最重要的是，我们证明了在保持 SIM 厚度固定的情况下增加超表面层数可以显著改善 AR。
引用
@article{arxiv.2501.02555,
title = {Scaling Achievable Rates in SIM-aided MIMO Systems with Metasurface Layers: A Hybrid Optimization Framework},
author = {Eduard E. Bahingayi and Nemanja Stefan Perović and Le-Nam Tran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.02555},
year = {2025}
}
备注
IEEE Wireless Communications Letters