智能超表面辅助放大转发中继网络的波束成形设计(英文)

作者:王雪辉*; 束锋*; 陈日清; 张鹏; 张旗; 夏桂阳; 石伟萍; 王江舟
来源:Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 2023, 24(12): 1728-1739.

摘要

使用可重构智能表面(RIS)增强速率性能涉及到RIS作为无源反射器的局限性。为解决这一问题,本文提出RIS辅助放大转发(AF)中继网络。为使信噪比最大化,提出两种方法联合优化AF中继的波束成形矩阵和RIS的相移矩阵。首先,为获得高速率,提出一种基于Charnes-Cooper变换和半定规划(CCT-SDP)的高性能交替优化(AO)方法。其中,将优化问题分解为3个子问题,并通过CCT-SDP和高斯随机化方法分别求解子问题和恢复秩一解。然而,CCT-SDP方法中优化矩阵变量会带来极高复杂度。为降低复杂度,提出一种基于Dinkelbachs变换和连续凸近似(DT-SCA)的低复杂度AO方法。其中,优化变量是向量,并通过DT-SCA方法求解3个解耦的子问题。仿真结果表明,与3个基准(即具有随机相位的RIS辅助的AF中继网络、没有RIS的AF中继网络和没有AF中继的RIS辅助的网络)相比,所提CCT-SDP和DT-SCA方法可以获得更好的速率性能。此外,低复杂度的DT-SCA方法与CCT-SDP方法速率接近。