Reconfigurable intelligent surface (RIS)-aided terahertz (THz) communications have been regarded as a promising candidate for future 6G networks because of its ultra-wide bandwidth and ultra-low power consumption. However, there exists the beam split problem, especially when the base station (BS) or RIS owns the large-scale antennas, which may lead to serious array gain loss. Therefore, in this paper, we investigate the beam split and beamforming design problems in the THz RIS communications. Specifically, we first analyze the beam split effect caused by different RIS sizes, shapes and deployments. On this basis, we apply the fully connected time delayer phase shifter hybrid beamforming architecture at the BS and deploy distributed RISs to cooperatively mitigate the beam split effect. We aim to maximize the achievable sum rate by jointly optimizing the hybrid analog/digital beamforming, time delays at the BS and reflection coefficients at the RISs. To solve the formulated problem, we first design the analog beamforming and time delays based on different RISs physical directions, and then it is transformed into an optimization problem by jointly optimizing the digital beamforming and reflection coefficients. Next, we propose an alternatively iterative optimization algorithm to deal with it. Specifically, for given the reflection coefficients, we propose an iterative algorithm based on the minimum mean square error technique to obtain the digital beamforming. After, we apply LDR and MCQT methods to transform the original problem to a QCQP, which can be solved by ADMM technique to obtain the reflection coefficients. Finally, the digital beamforming and reflection coefficients are obtained via repeating the above processes until convergence. Simulation results verify that the proposed scheme can effectively alleviate the beam split effect and improve the system capacity.


翻译:重新配置的智能表面(RIS), 借助于THZ RISS (THz) 通信, 由于其超宽宽带宽度和超低电耗, 被认为是未来 6G 网络有希望的候选方。 然而, 存在梁分割问题, 特别是当基站(BS) 或RIS 拥有大型天线时, 可能导致严重的阵列增益损失。 因此, 在本文中, 我们调查光束分割和显示THZ RIS 通信中的映像设计问题。 具体地说, 我们首先分析由不同的RIS 大小、 形状和部署造成的梁分裂效应。 在此基础上, 我们应用完全连接的时间延迟阶段变形变形变形结构的混合结构, 并部署分布的RIS 以合作的方式减轻波束分裂效应。 我们的目标是通过共同优化混合变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形, 将变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变色, 变形变形变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变变形变形变型,, 变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变色变变变变变变变变变型的变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变形变型的变形变形变形变形变形变形变形变型的变形变型, 。

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