堆叠智能超表面辅助收发机设计用于近场宽带系统
信息论
2025-02-18 v1 math.IT
摘要
智能超表面可用于实现高效的全息多输入多输出（MIMO）系统，具有低硬件成本和高能效。作为该家族的一员，我们提出了一种混合波束赋形设计，用于堆叠智能超表面（SIM）辅助的宽带无线系统，该系统依赖近场信道模型。具体而言，全息波束赋形器基于配置 SIM 每层的相移来最大化所有用户基带特征信道增益之和而设计。为优化 SIM 相移，我们提出逐层迭代算法，交替优化每层的相移。然后，最小均方误差（MMSE）发射预编码方法被用于数字波束赋形器以支持多用户接入。此外，数字波束赋形器还通过利用 SIM 相位调谐误差的统计信息来考虑 SIM 相位调谐误差的缓解。每用户的功率分配比基于迭代注水功率分配算法设计。此外，我们的分析结果表明，由于不完美的 SIM 硬件质量导致的相位调谐误差，频谱效率在高信噪比（SNR）区域趋于饱和。仿真结果表明，SIM 辅助全息 MIMO 在可达速率方面优于最先进的单层全息 MIMO。我们进一步证明，近场信道模型使基于 SIM 的收发机设计能够支持多用户，因为由角度域和距离域共同表示的空间资源可以被利用。
引用
@article{arxiv.2502.11182,
title = {Stacked Intelligent Metasurface-Based Transceiver Design for Near-Field Wideband Systems},
author = {Qingchao Li and Mohammed El-Hajjar and Chao Xu and Jiancheng An and Chau Yuen and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.11182},
year = {2025}
}