Reconfigurable intelligent surface (RIS) can be crucial in next-generation communication systems. However, designing the RIS phases according to the instantaneous channel state information (CSI) can be challenging in practice due to the short coherent time of the channel. In this regard, we propose a novel algorithm based on the channel statistics of massive multiple input multiple output systems rather than the CSI. The beamforming at the base station (BS), power allocation of the users, and phase shifts at the RIS elements are optimized to maximize the minimum signal to interference and noise ratio (SINR), guaranteeing fair operation among various users. In particular, we design the RIS phases by leveraging the asymptotic deterministic equivalent of the minimum SINR that depends only on the channel statistics. This significantly reduces the computational complexity and the amount of controlling data between the BS and RIS for updating the phases. This setup is also useful for electromagnetic fields (EMF)-aware systems with constraints on the maximum user's exposure to EMF. The numerical results show that the proposed algorithms achieve more than 100% gain in terms of minimum SINR, compared to a system with random RIS phase shifts, with 40 RIS elements, 20 antennas at the BS and 10 users, respectively.
翻译:在下一代通信系统中,可重新配置的智能表面(RIS)可能是下一代通信系统的关键。然而,由于频道时间很短,根据瞬时频道状态信息设计RIS阶段在实践中可能具有挑战性,因为由于频道时间很短,在实际中,设计RIS阶段可能具有挑战性。在这方面,我们提议了一个基于大规模多重输入多重产出系统频道统计而不是CSI的新型算法。基站的光谱、用户的电力分配和RIS元素的相位转移,优化基站的光谱、用户的电力分配和RIS元素的相位变化,以最大限度地最大限度地使干扰和噪音比率的最小信号最大化,保证不同用户之间的公平运作。特别是,我们通过利用仅依赖频道统计数据的最低限度SINR最低的无症状确定性等量来设计RIS阶段,设计RIS各阶段,这大大降低了BS和RIS之间的计算复杂性和控制数据数量,以更新各阶段。这个设置对限制用户接触EMF的最大接触电磁场的系统也有帮助。数字结果显示,拟议的算法在最低的SIISNRISNR至少20级和10级用户之间,与RISISIS-10级的系统分别与RISIS级的系统进行了100级的移动,而系统分别的系统,与RISISIS级的系统与R10级用户和RISIS级的系统分别的系统,与R级的系统与R级的系统分别的10级的系统之间,分别的系统,与RISISIS级的系统,分别的系统,与RIS级的10级的系统与R级的系统,分别的10级的系统与R的系统之间,分别的系统与R的系统,分别的系统,分别的系统与RS级阶段的系统的系统的系统的系统的系统的10的系统的系统的系统的系统的系统的系统,与10的系统的系统的系统的系统的系统,与10的系统与分的系统的系统的系统,与RISIS分的系统的系统的系统的系统,分别是的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统,分别的系统的10的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统的系统与10级的系统的系统的系统,与分的系统的