This paper considers a reconfigurable intelligent surface (RIS)-aided millimeter wave (mmWave) downlink communication system where hybrid analog-digital beamforming is employed at the base station (BS). We formulate a power minimization problem by jointly optimizing hybrid beamforming at the BS and the response matrix at the RIS, under the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) constraints at all users. The problem is highly challenging to solve due to the non-convex SINR constraints as well as the unit-modulus phase shift constraints for both the RIS reflection coefficients and the analog beamformer. A two-layer penalty-based algorithm is proposed to decouple variables in SINR constraints, and manifold optimization is adopted to handle the non-convex unit-modulus constraints. {We also propose a low-complexity sequential optimization method, which optimizes the RIS reflection coefficients, the analog beamformer, and the digital beamformer sequentially without iteration.} Furthermore, the relationship between the power minimization problem and the max-min fairness (MMF) problem is discussed. Simulation results show that the proposed penalty-based algorithm outperforms the state-of-the-art semidefinite relaxation (SDR)-based algorithm. Results also demonstrate that the RIS plays an important role in the power reduction.


翻译:本文考虑了在基地站使用混合模拟数字波束的可重新配置的智能表面辅助毫米波(mWave)下链通信系统。我们根据信号到干涉加噪音比率(SINR)对所有用户的限制,通过在BS和IRS联合优化混合波束成型和反应矩阵,形成了一个减速能力问题。由于ISR反射系数和模拟光谱的混合模拟数字波(mmWave)的不兼容性限制以及单位-模版阶段转移限制,这个问题非常难以解决。我们提出了基于两级惩罚的算法,以在SINR的制约下调变异,并采用多种优化,以处理非CON-干预加噪音比率(SINR)的混合波束和响应矩阵限制。 {我们还提出了低兼容度的顺序优化方法,以优化RIS反射系数、模拟比比比比比值、以及不重复的数码波谱分级阶段转换。}此外,基于权力最小减量的问题与基于最大减量的半振度的变动算法(MMF)的作用之间的关系,也表明基于以降压的递减后结果。

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