Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) have received significant attention recently as an innovation for enhanced connectivity, capacity, and energy efficiency in future wireless networks. Recent works indicate that such RIS-augmented communications can significantly enhance performance by intelligently shaping the characteristics of the multipath propagation environment to focus the energy in a desired direction and to circumvent impediments such as blockage, especially for communication at millimeter-wave (mmW), Terahertz (THz) and higher frequencies. In this paper, we investigate optimized (amplitude and phase) RIS design in a point-to-point multipath MIMO link and study the impact on link capacity under the assumption of perfect channel state information at the transmitter (TX), receiver (RX) and RIS. Specifically, we propose RIS design based on the maximization of the trace of the composite TX-RIS-RX link matrix which is a measure of the average power at the RX. We propose two RIS designs: a diagonal RIS matrix, and a general RIS matrix representing a more advanced architecture. The optimum design, in both cases, corresponds to calculating the dominant eigenvector of certain Hermitian matrices induced by the component channel matrices. We illustrate the capacity performance of the optimized RIS designs and compare them to a baseline design (random amplitudes and phases) and a recently proposed low-complexity phase-only design. We present results for sparse and rich multipath, and also consider the impact of line-of-sight paths. Our results show that while all designs offer comparable capacity at high signal-to-noise ratios (SNRs), the proposed optimum designs offer substantial gains at lower SNRs.


翻译:近期的工程表明,这类RIS增强的通信可以通过明智地塑造多路传播环境的特点,将能源集中到理想方向,并避免阻塞性障碍,特别是用于毫米波、Terahertz(Thz)和更高频率的通信。在本论文中,我们调查了最佳(降水和阶段)路路比,这是提高未来无线网络网络连接、能力和能源效率的创新创新,这是未来无线网络网络网络网络中加强连通性、能力和能源效率的一种创新创新,最近的工作表明,这类RIS增强的通信可以通过明智地塑造多路传播环境的多路传播环境特征,从而将能源集中在理想方向上,并避免阻碍性障碍,特别是用于毫米波(mmW)、Terahertz(Thz)和高频率通信的通信。我们提出了两种拟议的RIS设计:一个低调高电压、多路基矩阵,以及一个代表更先进结构的局点对线对线-多路口多路MIMMIM的线设计,并研究根据发射对连接点对连接能力的影响对连接能力的影响,研究在假设完美频道(TX、接收、接收最近测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试等最佳设计、测试等最佳设计、测试、测试、测试、测试、测试等最佳设计、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标标、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试能力能力能力能力、测试、测试、测试、测试、测试、测试、测试

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