The robust beamforming design in multi-functional reconfigurable intelligent surface (MF-RIS) assisted wireless networks is investigated in this work, where the MF-RIS supports signal reflection, refraction, and amplification to address the double-fading attenuation and half-space coverage issues faced by traditional RISs. Specifically, we aim to maximize the system energy efficiency by jointly optimizing the transmit beamforming vector and MF-RIS coefficients in the case of imperfect channel state information (CSI). We first leverage the S-procedure and Bernstein-Type Inequality approaches to transform the formulated problem into tractable forms in the bounded and statistical CSI error cases, respectively. Then, we optimize the MF-RIS coefficients and the transmit beamforming vector alternately by adopting an alternating optimization framework, under the quality of service constraint for the bounded CSI error model and the rate outage probability constraint for the statistical CSI error model. Simulation results demonstrate the significant performance improvement of MF-RIS compared to benchmark schemes.In addition, it is revealed that the cumulative CSI error caused by increasing the number of RIS elements is larger than that caused by increasing the number of transmit antennas.


翻译:本文研究了多功能可重构智能表面辅助无线网络中的鲁棒波束成形设计,其中MF-RIS支持信号反射、折射与放大,以解决传统RIS所面临的双重衰落衰减与半空间覆盖问题。具体而言,我们旨在非完美信道状态信息条件下,通过联合优化发射波束成形向量与MF-RIS系数来最大化系统能量效率。我们首先利用S-过程与伯恩斯坦型不等式方法,分别在有界CSI误差与统计CSI误差情形下将原问题转化为可处理形式。随后,在针对有界CSI误差模型的服务质量约束与针对统计CSI误差模型的速率中断概率约束下,采用交替优化框架交替优化MF-RIS系数与发射波束成形向量。仿真结果表明,与基准方案相比,MF-RIS能带来显著的性能提升。此外,研究揭示:增加RIS单元数量所产生的累积CSI误差大于增加发射天线数量所产生的累积误差。

1
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
14+阅读 · 2021年7月20日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员