Energy Efficiency and Spectral Efficiency Tradeoff in RIS-Aided Multiuser MIMO Uplink Transmission

预编码 电信线路 信道状态信息 波束赋形 计算机科学 光谱效率 多输入多输出 传输(电信) 高效能源利用 架空(工程) 基站 数学优化 无线 电子工程 数学 电信 工程类 电气工程 操作系统
作者
Li You,Jiayuan Xiong,Derrick Wing Kwan Ng,Chau Yuen,Wenjin Wang,Xiqi Gao
出处
期刊:IEEE Transactions on Signal Processing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:69: 1407-1421 被引量:189
标识
DOI:10.1109/tsp.2020.3047474
摘要

The emergence of reconfigurable intelligent surfaces (RISs) enables us to establish programmable radio wave propagation that caters for wireless communications, via employing low-cost passive reflecting units. This work studies the non-trivial tradeoff between energy efficiency (EE) and spectral efficiency (SE) in multiuser multiple-input multiple-output (MIMO) uplink communications aided by a RIS equipped with discrete phase shifters. For reducing the required signaling overhead and energy consumption, our transmission strategy design is based on the partial channel state information (CSI), including the statistical CSI between the RIS and user terminals (UTs) and the instantaneous CSI between the RIS and the base station. To investigate the EE-SE tradeoff, we develop a framework for the joint optimization of UTs' transmit precoding and RIS reflective beamforming to maximize a performance metric called resource efficiency (RE). For the design of UT's precoding, it is simplified into the design of UTs' transmit powers with the aid of the closed-form solutions of UTs' optimal transmit directions. To avoid the high complexity in computing the nested integrals involved in the expectations, we derive an asymptotic deterministic objective expression. For the design of the RIS phases, an iterative mean-square error minimization approach is proposed via capitalizing on the homotopy, accelerated projected gradient, and majorization-minimization methods. Numerical results illustrate the effectiveness and rapid convergence rate of our proposed optimization framework.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
小何发布了新的文献求助10
刚刚
南渡北归完成签到,获得积分10
刚刚
坚定的鑫完成签到,获得积分20
刚刚
1秒前
斯文败类应助一年5篇采纳,获得10
1秒前
1秒前
小杜完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
坚强莺完成签到,获得积分10
1秒前
Chem34完成签到,获得积分0
1秒前
阿曼完成签到,获得积分10
1秒前
阿尔卑斯完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
Panny发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
科研通AI2S应助yuxingyao采纳,获得10
2秒前
瓶盖发布了新的文献求助10
2秒前
sxx发布了新的文献求助10
2秒前
豚豚完成签到,获得积分10
3秒前
猕猴桃完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
Robinli发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
Octopus完成签到,获得积分10
4秒前
李爱国应助欧阳采纳,获得10
4秒前
机灵书易完成签到,获得积分10
5秒前
bsc发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
无极微光应助刘乐源采纳,获得20
5秒前
王萌萌完成签到 ,获得积分10
6秒前
简单哒完成签到,获得积分10
6秒前
阔达老太发布了新的文献求助10
6秒前
fuxiaobao发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
自觉士萧发布了新的文献求助10
7秒前
Silence发布了新的文献求助10
7秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Relation between chemical structure and local anesthetic action: tertiary alkylamine derivatives of diphenylhydantoin 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Work Engagement and Employee Well-being 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6069594
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7901389
关于积分的说明 16333696
捐赠科研通 5210644
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2786955
邀请新用户注册赠送积分活动 1769805
关于科研通互助平台的介绍 1648020