The impacts of channel estimation errors, inter-cell interference, phase adjustment cost, and computation cost on an intelligent reflecting surface (IRS)-assisted system are severe in practice but have been ignored for simplicity in most existing works. In this paper, we investigate a multi-antenna base station (BS) serving a single-antenna user with the help of a multi-element IRS in a multi-cell network with inter-cell interference. We consider imperfect channel state information (CSI) at the BS, i.e., imperfect CSIT, and focus on the robust optimization of the BS's instantaneous CSI-adaptive beamforming and the IRS's quasi-static phase shifts in two scenarios. In the scenario of coding over many slots, we formulate a robust optimization problem to maximize the user's ergodic rate. In the scenario of coding within each slot, we formulate a robust optimization problem to maximize the user's average goodput under the successful transmission probability constraints. The robust optimization problems are challenging two-timescale stochastic non-convex problems. In both scenarios, we obtain closed-form robust beamforming designs for any given phase shifts and more tractable stochastic non-convex approximate problems only for the phase shifts. Besides, we propose an iterative algorithm to obtain a Karush-Kuhn-Tucker (KKT) point of each of the stochastic problems for the phase shifts. It is worth noting that the proposed methods offer closed-form robust instantaneous CSI-adaptive beamforming designs which can promptly adapt to rapid CSI changes over slots and robust quasi-static phase shift designs of low computation and phase adjustment costs in the presence of imperfect CSIT and inter-cell interference. Numerical results further demonstrate the notable gains of the proposed robust joint designs over existing ones and reveal the practical values of the proposed solutions.


翻译:频道估算错误、 细胞间干扰、 阶段调整成本, 以及智能反射表面辅助系统计算成本的影响, 在实践中非常严重, 但对于大多数现有工程的简单性却被忽略了。 在本文中, 我们调查了一个多亚坦纳基站( BS), 在一个多细胞网络中的多元素IRS 帮助下, 多细胞间干扰的多细胞网络中, 我们研究频道状态信息( CSI ) 的不完善, 即 CSIT 的不完善, 并关注BS 即时 CSI 适应性移动系统( IRS) 的快速优化, 而IRS 的准静态阶段变化在两种假设中被忽略。 在多个空位的编码中, 我们研究一个强大的优化问题, 在一个多细胞间网络中, 我们开发一个强大的优化问题, 使用户的当前低水平解决方案在更强的传播概率限制下 。 强的SSI 快速优化问题正在挑战两个时间级的CSI, 快速的CSI 升级阶段的升级, 我们的系统升级到不动的升级的系统将一个不动的系统 。

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