Intelligent reflecting surface (IRS) is a promising new paradigm to achieve high spectral and energy efficiency for future wireless networks by reconfiguring the wireless signal propagation via passive reflection. To reap the potential gains of IRS, channel state information (CSI) is essential, whereas channel estimation errors are inevitable in practice due to limited channel training resources. In this paper, in order to optimize the performance of IRS-aided multiuser systems with imperfect CSI, we propose to jointly design the active transmit precoding at the access point (AP) and passive reflection coefficients of IRS, each consisting of not only the conventional phase shift and also the newly exploited amplitude variation. First, the achievable rate of each user is derived assuming a practical IRS channel estimation method, which shows that the interference due to CSI errors is intricately related to the AP transmit precoders, the channel training power and the IRS reflection coefficients during both channel training and data transmission. Then, for the single-user case, by combining the benefits of the penalty method, Dinkelbach method and block successive upper-bound minimization (BSUM) method, a new penalized Dinkelbach-BSUM algorithm is proposed to optimize the IRS reflection coefficients for maximizing the achievable data transmission rate subjected to CSI errors; while for the multiuser case, a new penalty dual decomposition (PDD)-based algorithm is proposed to maximize the users' weighted sum-rate. Simulation results are presented to validate the effectiveness of our proposed algorithms as compared to benchmark schemes. In particular, useful insights are drawn to characterize the effect of IRS reflection amplitude control (with/without the conventional phase shift) on the system performance under imperfect CSI.


翻译:反映表面的智能(IRS)是一个有希望的新范例,通过重新配置通过被动反射的无线信号传播,实现未来无线网络的高光谱和能源效率,从而实现高光谱和能源效率。为了获得IRS的潜在收益,频道状态信息(CSI)至关重要,而频道估计错误在实践中是不可避免的,因为频道培训资源有限。在本文中,为了优化IRS辅助的多用户系统使用不完善的CSI(IRS)的功能,我们提议在进入点(AP)和IRS被动反射系数上联合设计主动传输的预码,其中每个系统不仅包括常规阶段转移和新开发的振荡变异。首先,每个用户的可实现率是假定实用的IRS(IRS)光速信号,而每个用户的可实现速率(BS)的可实现速率(BS-L), 最大值的傳动率(C-RIS)比(C-LA)的拟议反射速率(C-RIS)比值(C-Ral-ral-ral-ral-rational remaphy remapher)方法,而新将S-ral-ral-ral-ral-ration-ral-revation-ration real-ration real-ration real-rmaphal-rmaphy)比重(BS)比重(BS)比重(C-real-real-real-real-regal-real-real-regal-regal-regal-regal-regal-real-real-real-real-real-laction-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-real-laction-laction-laction-laction-lagal-regal-laction-laction-laction-laction-laction-laction-laction-laction-lad-lad-lad-lad-laction-laction-real-lad-reg-regal-real-re)系统,这是C-real-de-re

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