有源 STAR-RIS 辅助大规模 MIMO 系统的双时间尺度设计
信息论
2024-02-16 v1 信号处理
math.IT
摘要
同时透射和反射可重构智能表面 (STAR-RIS) 是 RIS 辅助系统的一种有前景的实现方式，能够实现全空间覆盖。然而，STAR-RIS 以及传统 RIS 都受到双重衰落效应的影响。因此，本文提出了有源 RIS 与 STAR-RIS 的结合（记为 ASTARS），用于大规模多输入多输出 (mMIMO) 系统，并重点关注能量分割 (ES) 和模式切换 (MS) 协议。与现有文献相比，我们考虑了相关衰落的影响，并基于双时间尺度协议进行分析，该协议依赖于统计信道状态信息 (CSI)。在此基础上，我们提出了一种针对 ASTARS 架构的降低开销的信道估计方法。接下来，我们以统一的方法推导了传输区域和反射区域中两类用户的可达和速率的闭式表达式，该方法具有显著的实用优势，如降低复杂度和开销，从而相比交替优化 (AO) 方法减少了收敛所需的迭代次数。值得注意的是，我们通过应用投影梯度上升法 (PGAM) 同时最大化了 ASTARS 的幅度、相移和有源放大系数。显著的是，所提出的优化可以在每隔几个相干区间执行一次，从而大大减轻了处理负担。仿真结果证实了分析结果，深入了解了基本变量对总和可达频谱效率 (SE) 的影响，并展示了在实际表面单元数量下，16 个 ASTARS 优于无源 STAR-RIS。
引用
@article{arxiv.2402.09896,
title = {Two-Timescale Design for Active STAR-RIS Aided Massive MIMO Systems},
author = {Anastasios Papazafeiropoulos and Hanxiao Ge and Pandelis Kourtessis and Tharmalingam Ratnarajah and Symeon Chatzinotas and Symeon Papavassiliou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.09896},
year = {2024}
}
备注
16 pages, accepted in IEEE TVT