Reconfigurable intelligent surface (RIS) is promising for future 6G wireless communications. However, the increased number of RIS elements results in the high overhead for channel acquisition and the non-negligible power consumption. Therefore, how to improve the system capacity with limited RIS elements is essential. Unlike the classical regular RIS whose elements are arranged on a regular grid, in this paper, we propose an irregular RIS structure to improve the system capacity. The key idea is to irregularly configure a given number of RIS elements on an enlarged surface, which provides extra spatial degrees of freedom compared with the regular RIS. In this way, the received signal power can be enhanced, and thus the system capacity can be improved. Then, we formulate a joint topology and precoding optimization problem to maximize the capacity for irregular RIS-aided communication systems. Accordingly, a joint optimization algorithm with low complexity is proposed to alternately optimize the RIS topology and the precoding design. Particularly, a tabu search-based method is used to design the irregular RIS topology, and a neighbor extraction-based cross-entropy method is introduced to optimize the precoding design. Simulation results demonstrate that, subject to the constraint of limited RIS elements, the proposed irregular RIS can significantly enhance the system capacity.


翻译:重新配置智能表面(RIS)对于未来6G无线通信来说是很有希望的。然而,增加的RIS元素数量导致获取频道的高层管理以及不可忽略的电能消耗。因此,如何提高系统容量是关键所在。与传统的常规RIS不同,其元素在常规网格上排列的常规RIS不同,我们建议一个不规则的RIS结构来提高系统能力。关键的想法是,在扩大的表面不规则地配置一定数量的RIS元素,与常规的RIS相比,它提供了额外的空间自由度。这样,收到的信号能量可以得到加强,从而可以提高系统的能力。然后,我们制定了一个联合的表层和预编码优化问题,以最大限度地提高不规则的RIS辅助通信系统的能力。因此,我们提议了一个低复杂性的联合优化算法,以替代优化RIS的表层和预编码设计。特别是,采用基于塔布的搜索法设计不规则的RIS表层层,并采用以相邻的提取为主的跨作物测量法。我们提出了不正规的RISISDRDR系统的限制性设计。

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