Reconfigurable intelligent surface has recently emerged as a promising technology for shaping the wireless environment by leveraging massive low-cost reconfigurable elements. Prior works mainly focus on a single-layer metasurface that lacks the capability of suppressing multiuser interference. By contrast, we propose a stacked intelligent metasurface (SIM)-enabled transceiver design for multiuser multiple-input single-output downlink communications. Specifically, the SIM is endowed with a multilayer structure and is deployed at the base station to perform transmit beamforming directly in the electromagnetic wave domain. As a result, an SIM-enabled transceiver overcomes the need for digital beamforming and operates with low-resolution digital-to-analog converters and a moderate number of radio-frequency chains, which significantly reduces the hardware cost and energy consumption, while substantially decreasing the precoding delay benefiting from the processing performed in the wave domain. To leverage the benefits of SIM-enabled transceivers, we formulate an optimization problem for maximizing the sum rate of all the users by jointly designing the transmit power allocated to them and the analog beamforming in the wave domain. Numerical results based on a customized alternating optimization algorithm corroborate the effectiveness of the proposed SIM-enabled analog beamforming design as compared with various benchmark schemes. Most notably, the proposed analog beamforming scheme is capable of substantially decreasing the precoding delay compared to its digital counterpart.


翻译:重新配置的智能表面最近成为通过利用大规模低成本可重新配置的元素来形成无线环境的有希望的技术。先前的工程主要侧重于单层的元表面,缺乏抑制多用户干扰的能力。相反,我们提议为多用户多用户多投入单输出下链接通信设计堆叠智能的元表面(SIM),同时大幅降低从波域处理中受益的预译延迟。具体地说,SIM拥有一个多层结构,部署在基地站,直接在电磁波域进行传输波成形。因此,一个SIM驱动的传输器克服了数字信号成形的需要,并以低分辨率数字到分析器转换器和中等数量的无线电频率链进行操作,大大降低了硬件成本和能源消耗量。为了利用SIM驱动的收发器的好处,我们提出了一个优化问题,通过联合设计分配给所有用户的传输能力来最大限度地提高所有用户的对称率。 与拟议升级的模拟模拟模型相比,正在逐步升级的升级的模型化模型,将逐步升级的模型化成一个基础。

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