核心概念
SIM搭載ホログラフィックMIMOシステムにおいて、相互情報量の最大化を目的とした、送信プリコーディングおよび送受信SIMの位相シフトの最適化手法を提案する。
要約
本論文では、SIM搭載ホログラフィックMIMOシステムにおける相互情報量の最適化を検討している。
相互情報量の直接的な最適化は困難であるため、代替指標として、チャネルカットオフレートの最大化を考える。チャネルカットオフレートは相互情報量の下限となる指標であり、信頼性の高い通信を保証する上限情報レートとして知られている。
提案手法は、送信プリコーディングおよび送受信SIMの位相シフトを交互に最適化するAPGM (Alternating Projected Gradient Method)アルゴリズムである。特に、送受信SIMの位相シフトは、層ごとに個別に最適化される。
シミュレーション結果より、提案手法によりチャネルカットオフレートが大幅に向上し、相互情報量も同様の傾向を示すことが確認された。これにより、チャネルカットオフレートの最適化が相互情報量の最適化に有効であることが示された。
さらに、わずかなデジタルプリコーディングの導入でも、SIM搭載システムの相互情報量性能が大幅に改善されることが明らかになった。
統計
提案手法のAPGMアルゴリズムの1回の反復の計算量は、O(IpN^2_vec N^2_s + L[N^2_vec N^2_s + LN^3 + I_φ(LN^3 + MN min(N_t, N_r) + N^2_vec N^2_s)] + K[N^2_vec N^2_s + KE^3 + I_ψ(KE^3 + EN min(N_t, N_r) + N^2_vec N^2_s)])である。