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MIMO Channel Shaping and Rate Maximization Using Beyond-Diagonal RIS
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AI
DOI：10.1109/TSP.2025.3610872.png)
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摘要
En 中文
本文研究了被动可重构智能表面（RIS）在奇异值及其函数（如可实现速率和可收集功率）方面重塑点对点多输入多输出（MIMO）信道的极限，以提升无线性能。我们从对角（D）散射模型出发，采用利用元素级连接进行被动信号幅度和相位调节的超对角（BD）模型。具体而言，在典型的RIS部署场景下推导了紧分析界，以揭示BD-RIS在通信自由度（DoF）、奇异值分散、功率增益和容量方面的信道塑造潜力。随后提出了一种高效的数值方法，用于优化BD-RIS以适应任何局部Lipschitz连续的信道奇异值函数，并展示了其用于表征可实现奇异值区域。作为副产品，我们采用局部最优交替优化（AO）方法和低复杂度整形方法解决了BD-RIS辅助的MIMO速率最大化问题。结果表明，BD-RIS显著提升了信道奇异值的动态范围及其操纵的权衡，从而提供了增强的数据速率、可收集功率和物理层安全性。当RIS元素数量、分组规模或MIMO维度增加时，这些优势更为显著。特别值得注意的是，BD-RIS能够激活多流传输，并凭借其卓越的信道塑造能力以远低于D-RIS的发射功率实现渐近自由度。
Keyword:
MIMO
RIS
channel shaping
rate maximization
singular value analysis
manifold optimization
期刊
I
IF:
5.8
论文数:
331
被引数:
0
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