【具有离散信号的可重构智能表面(RIS)辅助通信系统中】通过截断速率优化RIS辅助MIMO系统研究(Matlab代码实现)

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📋📋📋本文目录如下:🎁🎁🎁

目录

💥1 概述

📚2 运行结果

🎉3 参考文献

🌈4 Matlab代码及文章下载


💥1 概述

摘要:在具有离散信号的可重构智能表面(RIS)辅助通信系统中,优化互信息(MI)的主要困难在于无法以分析可处理的方式来表述这一优化问题。因此,我们建议使用截断速率(CR)作为更易处理的度量来优化MI,并引入两种优化方法来最大化CR,假设对信道状态信息(CSI)具有完美的了解。第一种方法基于投影梯度法(PGM),而第二种方法源自于连续凸逼近原理(SCA)。模拟结果表明,所提出的优化方法显著提高了CR和相应的MI。

最近开发的可重构智能表面(RIS)具有塑造和控制无线网络中的无线电波传播的潜力,使其成为未来5G以后通信系统的有前途的候选者。RIS由大量小型、低成本和几乎被动的元素组成,每个元素都可以通过可调相移反射入射信号,从而改变散射波的波前[1]。改变反射信号的波前使我们能够塑造无线电波通过信道的传播方式,从而改善可实现的速率等关键系统性能指标。这一领域的主要研究工作集中在单用户[2]和多用户[3]多输入单输出(MISO)通信系统的可实现速率优化上。另一个重要的研究方向是针对装备有RIS的多输入多输出(MIMO)系统的可实现速率优化,包括单用户[4]、[5]和多用户[6]、[7]通信。在上述论文中,传输符号按照圆对称复高斯分布进行分布,这是一种容量实现分布。然而,在实践中,传输符号通常是从离散信号星座中选择的,因此目前的解决方案无法用于在实际RIS辅助通信系统中建立可实现数据速率的现实界限。

📚2 运行结果

可视化代码:

diagnotics = optimize(abs(mytheta_variable)<=1,obj,solversettings);
    if(diagnotics.problem==0)
        mytheta = value(mytheta_variable);
    end
    objSCA(iSCA+1) = 2*double(obj)+Ns;
    objSCA_MI(iSCA+1) = computeMI((Hdirt + H2t*diag(mytheta)*H1t)*P*x,N0);
end
plot(1:length(objSCA),-log2(objSCA/Ns^2),'r','DisplayName','$R_0$, SCA');
hold on 
plot(1:length(objSCA_MI),objSCA_MI,'r--','DisplayName','MI, SCA');
xlabel('Iteration'); ylabel('Cut-off rate / MI [bpcu]');
legend('show','Location','SouthEast','Interpreter','latex');

部分代码:

no_mat = 1;             % number of channel realizations
K = 1;                  % Rician K factor 
f = 2000e6;             % frequency
dist_ris = 30;
N0 = db2pow(-110);      % noise power
M = 4;                  % modulation order QPSK
alpha_dir = 3;          % path loss exponent of the direct link
Pow = Nr;               % preconding matrix power constrain 
nSCAiter = 20;
Ns = M^Nr;

🎉3 参考文献

文章中一些内容引自网络,会注明出处或引用为参考文献,难免有未尽之处,如有不妥,请随时联系删除。

[1]Nemanja Stefan Perović, Le-Nam Tran, Marco Di Renzo, Mark F. Flanagan (2023) Optimization of RIS-aided MIMO Systems via the Cutoff Rate

🌈4 Matlab代码及文章下载