The impacts of channel estimation errors, inter-cell interference, phase adjustment cost, and computation cost on an intelligent reflecting surface (IRS)-assisted system are severe in practice but have been ignored for simplicity in most existing works. In this paper, we investigate a multi-antenna base station (BS) serving a single-antenna user with the help of a multi-element IRS in the presence of channel estimation errors and inter-cell interference. We consider imperfect channel state information (CSI) at the BS, i.e., imperfect CSIT, and focus on the robust optimization of the BS's instantaneous CSI-adaptive beamforming and the IRS's quasi-static phase shifts. First, we formulate the robust optimization of the BS's instantaneous channel state information (CSI)-adaptive beamforming and IRS's quasi-static phase shifts for the ergodic rate maximization as a very challenging two-timescale stochastic non-convex problem. Then, we obtain a closed-form beamformer for any given phase shifts and a more tractable single-timescale stochastic non-convex problem only for phase shifts. Next, we propose a low-complexity stochastic algorithm to obtain quasi-static phase shifts which correspond to a KKT point of the single-timescale stochastic problem. It is worth noting that the proposed method offers a closed-form robust instantaneous CSI-adaptive beamforming design that can promptly adapt to rapid CSI changes over slots and a robust quasi-static phase shift design of low computation and phase adjustment costs in the presence of channel estimation errors and inter-cell interference. Finally, numerical results demonstrate the notable gains of the proposed robust joint design over existing ones and reveal the practical values of the proposed solutions.
翻译:频道估计错误、 细胞间干扰、 阶段调整成本以及智能反射表面辅助系统计算成本的影响在实践中非常严重, 但对于大多数现有工程的简单性却被忽略了。 在本文中, 我们在一个多元素的IRS的帮助下, 调查一个多亚硝基站, 服务于单亚硝基站用户, 使用一个多元素的IRS, 原因是频道估计错误和细胞间干扰。 我们认为BS的频道状态信息(CSI)不完善, 即CSIT不完善, 并侧重于对 BS 即时 CSI 适应性调整模版值的瞬时 CSI 瞬时值调整值的优化以及IRS 准静态阶段的转变。 首先, 我们制定对 BS 即时频道的瞬时状态信息(CSI) 适应性调整, IRS 的半静态阶段变换, 认为电流速率最大化是一个非常具有挑战性的双向性分级的不整形的CSTIT, 然后, 我们获得一个封闭式的系统间快速变换的状态, 快速的系统间变换 阶段的系统 阶段的系统升级的系统间变数阶段 升级 升级 的系统升级的 升级的预的升级的系统 升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级的升级