In this paper, a novel transmissive reconfigurable intelligent surface (RIS) enabled uplink communication system with orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) is investigated. Specifically, a non-conventional receiver architecture equipped with a single receiving horn antenna and a transmissive RIS is first proposed, and a far-near field channel model based on planar waves and spherical waves is also given. Then, in order to maximize the system sum-rate of uplink communications, we formulate a joint optimization problem over subcarrier allocation, power allocation and RIS transmissive coefficient design while taking account of user quality-of-service (QoS) constraint. Due to the coupling of optimization variables, the optimization problem is non-convex, so it is challenging to solve it directly. In order to tackle this problem, the alternating optimization (AO) algorithm is utilized to decouple the optimization variables and divide the problem into two sub-problems to solve. First, the problem of joint subcarrier allocation and power allocation is solved via the Lagrangian dual decomposition method. Then, the RIS transmissive coefficient design scheme can be obtained by applying difference-of-convex (DC) programming, successive convex approximation (SCA) and penalty function methods. Finally, the two sub-problems are iterated alternately until convergence is achieved. Numerical results verify that the proposed algorithm has good convergence performance and can improve sum-rate of the proposed system compared with other benchmark algorithms.


翻译:在本文中,我们研究了一种新颖的可透过可重构智能面(RIS)和正交频分多址(OFDMA)技术的上行通信系统。具体而言,我们首先提出了一种非传统的接收器架构,该架构配备单个接收角度天线和一个可透过RIS的收发器。同时也给出了一个基于平面波和球面波的远场/近场信道模型。然后,我们针对用户服务质量(QoS)进行联合优化,包括子载波分配、功率分配和RIS透射系数设计。由于优化变量的耦合性,该优化问题是非凸的,因此直接求解非常具有挑战性。为了解决这个问题,我们采用了交替优化(AO)算法来分离优化变量,并将问题分解为两个子问题。首先,通过Lagrangian双重分解方法解决联合子载波分配和功率分配问题。然后,应用凸差分(DC)编程、逐步凸近(SCA)和惩罚函数法来设计RIS透射系数方案。最后,交替迭代这两个子问题直到达到收敛。数值结果验证了所提出算法的良好收敛性能,并表明相对于其他基准算法,该算法可以提高所提出系统的总速率。

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