文档名：高铁场景下有源智能超表面辅助的能效优化研究
摘要：针对高铁场景中无源智能超表面(reconfigurableintelligentsurface,RIS)引入的"乘性衰落"效应问题,一种有效解决办法是部署有源RIS.然而,传统的有源RIS全连接架构中大量有源元件会导致过高的硬件成本和功耗,因此提出一种有源RIS子连接架构,旨在满足车地通信中传输速率要求的同时兼顾系统的能量效率.首先,基于高铁场景的特殊性建立有源RIS辅助多用户的系统模型;其次,考虑基站最大发射功率约束、有源RIS发射功率约束和有源RIS相移矩阵约束,提出系统能量效率最大化问题,并通过使用分式规划理论中的拉格朗日对偶变换和二次变换,将上述非凸问题转化为凸优化问题;最后,提出一种联合发射波束成形和有源RIS相移矩阵的交替优化算法.仿真结果表明,相比传统无源RIS和有源RIS全连接架构方案,所提方案能有效解决"乘性衰落"问题,并且在满足用户传输速率的同时实现更高的能量效率.
Abstract：Inaddressingthechallengeofthemultiplicativefadingintroducedbypassivereconfigurableintelligentsur-face(RIS)inhigh-speedrailwayscenarios,aneffectivesolutionisthedeploymentofanactiveRIS.However,theconventionalfully-connectedarchitectureofactiveRIS,characterizedbyamultitudeofactiveelements,resultsinex-cessivehardwarecostsandpowerconsumption.Consequently,asub-connectedarchitectureofactiveRISwaspro-posed,withtheaimofsimultaneouslyconsideringthesystem'senergyefficiencyandthetransmissionrateintrain-groundcommunication.Initially,asystemmodelforactiveRIS-assistedmulti-userscenarioswasestablished,takingintoaccountthedistinctivefeaturesofthehigh-speedrailwayenvironment.Subsequently,theproblemofmaximizingsystemenergyefficiencywasformulatedbyconsideringconstraintsonthemaximumtransmissionpowerofthebasestation,thetransmissionpoweroftheactiveRIS,andthephase-shiftmatrixoftheactiveRIS.ThroughtheutilizationofLagrangedualtransformationandquadratictransformationfromfractionalprogrammingtheory,thenon-convexproblemwastransformedintoaconvexoptimizationproblem.Finally,analternatingoptimizationalgorithmwaspro-posedforthejointoptimizationofbeamformingandthephase-shiftmatrixoftheactiveRIS.Simulationresultsindi-catethat,comparedtotraditionalpassiveRISandfully-connectedofactiveRISarchitectures,theproposedsolutioneffectivelyaddressesthemultiplicativefadingissue.Additionally,theproposedsolutionachieveshigherenergyeffi-ciencywhilemeetingusertransmissionraterequirements.
作者：丁青锋 邹志祥Author：DINGQingfeng ZOUZhixiang
作者单位：华东交通大学电气与自动化工程学院,江西南昌330013
刊名：电信科学 ISTICPKU
Journal：TelecommunicationsScience
年，卷(期)：2024, 40(5)
分类号：TN929.5
关键词：高速列车 智能超表面 子连接结构 波束成形 能量效率
Keywords：high-speedrailway reconfigurableintelligentsurface sub-connectedstructure beamforming energyefficiency
机标分类号：TN929.5TP393TP242
在线出版日期：2024年7月1日
基金项目：高铁场景下有源智能超表面辅助的能效优化研究[
期刊论文] 电信科学--2024, 40(5)丁青锋 邹志祥针对高铁场景中无源智能超表面(reconfigurableintelligentsurface,RIS)引入的"乘性衰落"效应问题,一种有效解决办法是部署有源RIS.然而,传统的有源RIS全连接架构中大量有源元件会导致过高的硬件成本和功耗,因此提出一...参考文献和引证文献
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