含可重构智能表面的近场 MIMO 信道中的空间复用
信息论
2023-01-10 v2 信号处理
math.IT
摘要
我们考虑存在可重构智能表面（RIS）的多输入多输出（MIMO）信道。具体地，我们的重点在于分析近场视距与低散射 MIMO 信道中的空间复用增益。我们证明信道容量通过对角化端到端发射机-RIS-接收机信道，并对发射机-RIS 与 RIS-接收机信道奇异值的有序乘积应用注水功率分配来实现。所获得的容量可达解需要一个具有非对角反射系数矩阵的 RIS。在近似无源 RIS（即 RIS 处无需功率放大）的假设下，注水功率分配仅需在发射机处进行。我们将此 RIS 设计称为线性、近似无源、可重构电磁物体（EMO）。此外，我们引入了 RIS 的闭式低复杂度设计，其反射系数矩阵为对角且元素单位模。反射系数由两个聚焦函数的乘积给出：一个将 RIS 辅助信号导向 MIMO 发射机中点，另一个将 RIS 辅助信号导向 MIMO 接收机中点。我们证明该解在傍轴设置下的视距信道中是精确的。借助视距（自由空间）信道中大量数值模拟，我们表明所提方法提供的性能（速率与自由度）接近于以高计算复杂度数值求解非凸优化问题所得者。同时，我们表明其在大多数所考虑的案例研究中提供了接近于 EMO（非对角 RIS）所达的性能。
引用
@article{arxiv.2212.11057,
title = {Spatial Multiplexing in Near Field MIMO Channels with Reconfigurable Intelligent Surfaces},
author = {Giulio Bartoli and Andrea Abrardo and Nicolo Decarli and Davide Dardari and Marco Di Renzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.11057},
year = {2023}
}
备注
Submitted for publication