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            [提交于 2022年12月1日
            
             (v1)
            
            
              ,最后修订 2023年4月6日 (此版本, v2)]
          
          标题: 太赫兹通信的同时发射和反射表面
标题: Simultaneously Transmitting and Reflecting Surface (STARS) for Terahertz Communications
摘要: 一种同时发送和反射表面(STARS)辅助的太赫兹(THz)通信系统被提出。 提出了一种新的功耗模型,该模型取决于STARS元件的类型和分辨率。 通过联合优化基站(BS)的混合波束成形和STARS的被动波束成形,在窄带和宽带THz系统中最大化频谱效率(SE)和能量效率(EE)。 1)对于窄带系统,首先研究了独立相移STARS。 利用惩罚对偶分解将 resulting 复杂的联合优化问题分解为一系列子问题。 提出了低复杂度的逐元素算法来优化BS的模拟波束成形和STARS的被动波束成形。 然后将所提出的算法扩展到耦合相移STARS的情况。 2)对于宽带系统,由于波束分裂问题,BS和STARS的空间宽带效应会导致性能显著下降。 为了解决这个问题,将真时延器(TTDs)引入传统的混合波束成形结构以促进宽带波束成形。 提出了一种基于拟牛顿法的迭代算法来设计TTDs的系数。 最后,我们的数值结果证实了STARS相对于传统可重构智能表面(RIS)的优势。 还发现i)在窄带和宽带系统中,STARS的耦合相移仅导致SE和EE的轻微性能损失,ii)与全数字波束成形相比,传统混合波束成形在窄带系统中实现了相当的SE性能和更高的EE性能,但在宽带系统中则不是这样,其中需要基于TTD的混合波束成形来缓解宽带波束分裂。
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