同时透射与反射（STAR）RIS 辅助的空中计算系统
信号处理
2023-01-06 v1
摘要
空中计算（AirComp）系统的性能会因无线设备（WDs）的恶劣信道条件而下降，而可重构智能表面（RISs）的引入可显著改善这一状况。然而，传统 RIS 要求 WDs 必须位于反射空间的半平面内，这限制了其潜在增益。为解决该问题，本文在 AirComp 系统中考虑新型的同时透射与反射可重构智能表面（STAR-RIS），以提升广覆盖区域内的计算精度。为最小化 STAR-RIS 辅助 AirComp 系统的计算均方误差（MSE），我们提出一种联合波束成形设计，用于优化 WDs 的发射功率、STAR-RIS 处的无源反射与透射波束成形矩阵，以及融合中心（FC）处的接收波束成形向量。具体而言，在更新无源反射与透射波束成形矩阵时，通过引入辅助变量并利用耦合二进制相移条件，推导出了闭式解。此外，假设 FC 天线数与 STAR-RIS/RIS 单元数足够大，我们从理论上证明 STAR-RIS 辅助 AirComp 系统比传统 RIS 辅助系统具有更高的计算精度。数值结果表明，所提波束成形设计优于依赖随机相移约束及部署传统 RIS 的基准方案。而且，其性能接近于基于无耦合相移约束 STAR-RIS 的波束成形设计所达成的下界。
引用
@article{arxiv.2301.02044,
title = {Simultaneously Transmitting and Reflecting (STAR) RIS Assisted Over-the-Air Computation Systems},
author = {Xiongfei Zhai and Guojun Han and Yunlong Cai and Yuanwei Liu and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02044},
year = {2023}
}