Broad Beam Design for RIS-Assisted Massive MIMO Systems

Enbo Hu

doi:10.1109/TWC.2026.3709029

Broad Beam Design for RIS-Assisted Massive MIMO Systems

2026-07-09

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AI

DOI：10.1109/TWC.2026.3709029

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在可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）广播系统中，当用户位置未知且视距（LoS）链路被阻挡时，传统的窄波束设计失效。本文研究了适用于单极化及双极化RIS的空间均匀宽波束设计。基于经典阵列理论，我们将RIS功率域阵列因子（PDAF）建模为其配置信息的功率谱，这促使我们提出了一种基于乘子交替方向法（ADMM）的优化框架。对于有源单极化RIS，我们在可调峰值平均功率比（PAPR）约束下，最小化实际与理想全向PDAF之间的均方误差（MSE），同时考虑了均匀线性阵列（ULA）型和均匀矩形阵列（URA）型RIS配置。对于无源双极化URA型RIS，我们在频域最小化互补积 sidelobe 水平（CISL），以合成仅相位配置，实现无需幅度控制的空间均匀覆盖。所有提出的算法均可通过一维或二维快速傅里叶变换（FFT）和逆快速傅里叶变换（IFFT）操作高效实现。数值实验表明，两种提出的算法均表现出优异的收敛性和稳定性，并在多个评估指标上优于现有最优方法。

Keyword:

Reconfigurable intelligent surface (RIS)

broad beamforming

dual-polarized communication

uni-polarized communication

ADMM

Broad Beam Design for RIS-Assisted Massive MIMO Systems

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