RIS辅助无蜂窝大规模MIMO系统的双时间尺度传输设计
信号处理
2023-08-07 v5
摘要
本文研究上行可重构智能表面（RIS）辅助无蜂窝大规模多输入多输出（CF-mMIMO）系统双时间尺度传输设计的性能。我们考虑莱斯信道模型，并基于长时统计信道状态信息（CSI）设计RIS的无源波束赋形，而中央处理单元（CPU）利用最大比合并（MRC）技术基于瞬时整体信道（直连与RIS反射信道的叠加）进行全集中式处理。首先，我们推导了任意接入点（AP）天线数与RIS反射单元数下上行可达速率的闭式近似表达式。依据所推导表达式，我们从理论上分析了在无蜂窝mMIMO系统中部署RIS的增益并得出明确洞察。继而，基于统计CSI下的闭式近似速率表达式，我们利用遗传算法（GA）优化RIS相移，分别以最大化用户和速率与最小速率为目标。最后，数值结果验证了所推导表达式的正确性及在无蜂窝mMIMO系统中部署大尺寸RIS的增益；我们还研究了GA的优性与收敛行为以印证其有效性。为提供更益分析，我们给出能效的闭式表达式并呈现数值结果以显示借助RIS的系统高能效。此外，我们的结果揭示了在RIS辅助无蜂窝网络mMIMO系统中分布式部署AP与RIS的益处。
引用
@article{arxiv.2210.08514,
title = {Two-Timescale Transmission Design for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems},
author = {Jianxin Dai and Jin Ge and Kangda Zhi and Cunhua Pan and Zaichen Zhang and Jiangzhou Wang and Xiaohu You},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.08514},
year = {2023}
}