Redes de retransmissão híbridas satélite-terrestres assistidas por RIS: Design e otimização conjunta de formação de feixes

A superfície inteligente reconfigurável (RIS) tem sido considerada uma solução promissora na construção de um ambiente radiofrequência reconfigurável do canal de propagação e no aumento da potência do sinal recebido, coordenando inteligentemente os deslocamentos de fase dos elementos passivos no RIS. Inspirado por esta técnica emergente, este artigo foca no design e otimização conjunta de formação de feixes para redes de retransmissão híbridas satélite-terrestres assistidas por RIS, onde os links do satélite e da estação base (BS) para múltiplos usuários estão bloqueados. Especificamente, um RIS refrativo coopera com uma BS, onde esta opera como um relé de decodificação e retransmissão em meio duplex, a fim de fortalecer os sinais desejados do satélite nos usuários bloqueados. Considerando o recurso de potência limitada a bordo, o objetivo do design é minimizar a potência total de transmissão tanto do satélite quanto da BS, garantindo ao mesmo tempo os requisitos de taxa dos usuários. Como os vetores de peso de formação de feixes otimizados no satélite e na BS e os deslocadores de fase no RIS estão acoplados, levando a um problema de otimização matematicamente intratável, propomos um esquema de otimização alternada utilizando decomposição de valores singulares e dualidade de uplink-downlink para otimizar os vetores de peso de formação de feixes, e utilizando métodos de expansão de Taylor e função de penalidade para otimizar os deslocadores de fase de forma iterativa. Por fim, resultados de simulação são apresentados para verificar a superioridade do esquema proposto em comparação com os esquemas de referência.