在非均匀相位量化条件下可重构智能表面的最优配置

《IEEE Transactions on Wireless Communications》：Optimal Configuration of Reconfigurable Intelligent Surfaces Under Non-uniform Phase Quantization

可重构智能表面（RIS）波束赋形中非均匀相位量化问题研究，提出基于分区遍历（PAT）算法和参数调整机制，优化多用户场景下的计算效率与性能平衡，仿真验证其有效性。

　　

摘要：

现有关于无线通信中可重构智能表面（RIS）波束成形的研究大多假设反射单元之间的相位量化是均匀的。然而，在实际应用中，工程挑战和设计要求往往导致RIS单元的相位和比特分辨率不均匀，这严重限制了传统方法的性能潜力。当前的优化框架难以有效处理这种非均匀相位离散化问题，因为波束成形问题本身具有非凸性和高维特性。为了解决这一问题，本文首次研究了RIS辅助多用户通信中的离散非均匀相位配置，并构建了一个优化模型来严格定义该问题。对于单用户场景，本文提出了一种分区遍历（PAT）算法，通过系统化的搜索和遍历高效地获得全局最优解。对于大规模多用户场景，为了进一步平衡性能和计算复杂性，我们在PAT算法中引入了参数调整机制，提高了其灵活性和可扩展性。该机制优化了搜索策略，显著降低了计算开销，并实现了线性复杂度。数值模拟验证了所提出的PAT算法的有效性和优越性。此外，我们还详细分析了非均匀相位量化对系统性能的影响。