Large intelligent surface (LIS) has recently emerged as a potential low-cost solution to reshape the wireless propagation environment for improving the spectral efficiency. In this paper, we consider a downlink millimeter-wave (mmWave) multiple-input-multiple-output (MIMO) system, where an LIS is deployed to assist the downlink data transmission from a base station (BS) to a user equipment (UE). Both the BS and the UE are equipped with a large number of antennas, and a hybrid analog/digital precoding/combining structure is used to reduce the hardware cost and energy consumption. We aim to maximize the spectral efficiency by jointly optimizing the LIS's reflection coefficients and the hybrid precoder (combiner) at the BS (UE). To tackle this non-convex problem, we reformulate the complex optimization problem into a much more friendly optimization problem by exploiting the inherent structure of the effective (cascade) mmWave channel. A manifold optimization (MO)-based algorithm is then developed. Simulation results show that by carefully devising LIS's reflection coefficients, our proposed method can help realize a favorable propagation environment with a small channel matrix condition number. Besides, it can achieve a performance comparable to those of state-of-the-art algorithms, while at a much lower computational complexity.


翻译:大型智能表面(LIS)最近成为重塑无线传播环境以提高光谱效率的潜在低成本解决方案。 在本文中,我们考虑采用低链度千兆瓦(mmWave)多投入-多输出(MIMO)系统,在该系统中部署一个LIS来协助从基站(BS)向用户设备(UE)的下链数据传输。BS和UE都配备了大量天线,并使用混合的模拟/数字预编码/组合结构来降低硬件成本和能源消耗。我们的目标是通过在BS(UE)联合优化LIS的反射系数和混合预编码(Combinder)系统来最大限度地提高光谱效率。为了解决这一非convelx问题,我们将复杂的优化问题改造成一个更友好得多的优化问题,方法是利用有效(cascade)毫米Wave频道的固有结构,然后开发一个基于多重精密的模拟/数字预编码/组合结构来降低硬件成本和能源消耗量。我们的目标是通过仔细设计LIS的反射系数来模拟光谱波段的光谱效率。此外,我们提出的方法可以实现一种可比较的变式变式变式变式环境,然后实现一种可变式变式变式变式变式变式变式的模型。

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