Reconfigurable intelligent surface (RIS) provides a promising way to build the programmable wireless transmission environments in the future. Owing to the large number of reflecting elements used at the RIS, joint optimization for the active beamforming at the transmitter and the passive reflector at the RIS is usually complicated and time-consuming. To address this problem, this paper proposes a low-complexity joint beamforming and reflecting algorithm based on fractional programing (FP). Specifically, we first consider a RIS-aided multi-user communication system with perfect channel state information (CSI) and formulate an optimization problem to maximize the sum rate of all users. Since the problem is nonconvex, we decompose the original problem into three disjoint subproblems. By introducing favorable auxiliary variables, we derive the closed-form expressions of the beamforming vectors and reflecting matrix in each subproblem, leading to a joint beamforming and reflecting algorithm with low complexity. We then extend our approach to handle the case when transmitter-RIS and RIS-receiver channels are not perfect and develop corresponding low-complexity joint beamforming and reflecting algorithm with practical channel estimation. Simulation results have verified the effectiveness of the proposed algorithms as compared to various benchmark schemes.


翻译:重新配置的智能表面(RIS)为今后构建可编程的无线传输环境提供了有希望的方法。由于RIS使用了大量的反射元素,因此在发报机和RIS的被动反射器上,对主动波束成型的联合优化通常比较复杂,而且耗时。为了解决这一问题,本文件建议采用基于分数编程(FP)的低复合联合波束成型和反映算法。具体地说,我们首先考虑一个配有完美频道状态信息(CSI)的RIS辅助多用户通信系统,并制定一个优化问题,以最大限度地提高所有用户的总和率。由于问题不兼容性,我们将最初的问题分解成三个互不兼容的子问题。通过引入有利的辅助变量,我们从每个子波质编程中得出光成矢量的封闭式表达方式,并反映每个子波质编程(FP)的矩阵。具体地说,导致以低复杂性联合成型和反映算法。我们然后扩大我们处理情况的方法,当发报机-RIS和RIS-Reviver频道处于不完善状态和对应的低兼容性分析结果时,然后将对比分析方法与各种测算法,比较为不同的系统,以比较为各种测算方法,以比较各种测算法办法,以比较为基准。

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