Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered MIMO Systems
本文展望了可重构智能表面（RIS）在未来MIMO系统中的应用优势，并指出了后续研究方向。
2023-04-12 cs.IT eess.SP math.IT
High Rate/Low Complexity Space-Time Block Codes for 2x2 Reconfigurable MIMO Systems
在本文中，我们提出了一种全速率全分集空时分组码（STBC）的2x2可重构多输入多输出（MIMO）系统，需要一个低复杂度的最大似然（ML）检测器。我们考虑配备有线性天线阵列的发射机，其中每个天线元件可以独立地配置为创建朝向选定方向的定向辐射图案。发射天线的这种特性允许我们增加系统的数据率，同时降低接收机的计算复杂性。所提出的STBC在2x2 MIMO系统中实现了2的编码速率，并且可以经由具有阶数M的复杂度的ML检测器来解码，其中M是所发送的符号星座的基数。我们的模拟表明，所提出的代码相比，现有的STBC在文献中的效率。
2015-05-24 cs.IT math.IT
Reconfigurable MIMO towards Electro-magnetic Information Theory: Capacity Maximization Pattern Design
针对面向EIT的PR-MIMO容量最大化问题，提出相关修正与闭式功率分配两阶段方向图设计方法，显著优于传统MIMO。
2022-03-12 cs.IT math.IT
Dynamic Metasurface Antennas for Uplink Massive MIMO Systems
大规模多输入多输出（MIMO）通信是近年来相当感兴趣的焦点。虽然已经建立了大规模MIMO的理论增益，但在实践中实现具有大规模天线阵列的MIMO系统具有挑战性。与大规模MIMO系统相关的实际挑战包括增加的成本、功耗和物理尺寸。在这项工作中，我们研究了大规模MIMO天线阵列使用动态元表面天线（DMA），一种新兴的技术，固有地处理上述挑战的实现。具体而言，DMA实现了大规模的平面天线阵列，并且可以在物理天线结构中自适应地结合诸如压缩和模拟组合的信号处理方法，从而降低成本和功耗。首先，我们提出了一个数学模型的大规模MIMO系统与DMA和讨论他们的限制相比，理想的天线阵列。然后，我们的特点的基本限制的上行链路通信与由此产生的系统，并提出了两种算法设计实用的DMA接近这些限制。我们的数值结果表明，所提出的方法产生了实用的大规模MIMO系统，其性能与理想天线阵列可实现的性能相当。
2019-06-30 cs.IT math.IT
Asymptotic Optimality of Massive MIMO Systems Using Densely Spaced Transmit Antennas
本文研究了大规模多输入多输出（MIMO）系统的性能，该系统使用一个大的发射天线阵列与天线单元间隔密集。在理想均匀线性天线阵无互耦的假设下，证明了当发射天线间距趋于零时，预编码正交相移键控（QPSK）传输可以达到大规模MIMO系统的信道容量。这种渐近最优性类似于QPSK快于奈奎斯特信号。
2016-01-22 cs.IT math.IT
Efficient MIMO Transmission of PSK Signals With a Single-Radio Reconfigurable Antenna
最近推出的信号空间方法复用多个数据符号使用一个单一的无线电开关天线的关键发展。首先，我们介绍了一个一般的框架，用于表示的空间复用关系的发射信号，只从天线散射参数和调制电抗性负载。这不仅避免了繁琐的远场计算，而且更重要的是提供了一种用于空间复用任何调制阶数的PSK信号的有效且实用的策略。所提出的方法允许确保在所有符号组合的驱动天线的输入处的恒定阻抗匹配，并且重要的是仅使用无源可重构负载。这避免了分别使用可重新配置的匹配网络和有源负载，从而克服了先前单馈MIMO技术在复杂度、效率和功耗方面的严格限制。所提出的方法说明了一个现实的非常紧凑的天线系统的设计优化多路复用QPSK信号。结果表明，该方法可以在降低射频复杂度的情况下为低端用户终端带来MIMO优势。
2014-02-05 cs.IT math.IT
Reconfigurable Antennas, Preemptive Switching and Virtual Channel Management
本文考虑了无线通信系统，利用可重构或图案动态天线的性能。重点是有限状态通道的内存和性能评估的实时行为。在无线环境中，当慢衰落信道进入深衰落时，相应的通信系统面临着在目的地连续解码失败的威胁。在这种情况下，迅速摆脱深度衰退成为当务之急。快速可重构天线的最新进展提供了新的手段来改变衰落信道的统计分布，从而降低延长衰落的概率。因此，快速可重构天线有望提高整体性能，特别是在慢衰落环境中的延迟敏感的流量。这种增强性能的潜力激发了这项研究的时间行为的点到点通信系统与可重构天线。具体而言，敏捷的无线通信方案擦除信道进行了分析，使用可重构天线的情况下，产生大量的性能增益的吞吐量和平均延迟。只有部分状态信息是在接收机的情况下，也检查，自然导致部分可观察的决策过程。
2014-01-28 cs.IT math.IT
Iterative Mode-Dropping for the Sum Capacity of MIMO-MAC with Per-Antenna Power Constraint
我们提出了一种迭代的模式丢弃算法，优化输入信号，以实现每个天线功率约束的MIMO-MAC的总容量。该算法通过对等效的单用户MIMO速率最大化问题应用模式丢弃，依次优化每个用户的输入协方差矩阵。理论分析和仿真结果都表明了算法的快速收敛性。然后，我们使用该算法简要地突出了总和和每天线功率约束下的MIMO-MAC容量的差异。
2012-02-02 cs.IT math.IT
Defeating the Eavesdropper: On the Achievable Secrecy Capacity using Reconfigurable Antennas
在本文中，我们考虑在慢衰落无线信道中存在窃听者的机密信息的传输。我们提出了一种传输方案，采用一个可重新配置的天线在每个合法的合作伙伴，而窃听者使用一个传统的天线。可重构天线可以随着时间的推移切换其传播特性，从而感知不同的衰落信道。它示出，没有信道侧信息（CSI）在合法的合作伙伴，主信道可以被转换成遍历制度提供严格的中断约束的\textit{secrecy capacity}增益。如果合法合作伙伴有部分或全部的信道侧信息（CSI），一种选择多样性，可以应用提高最大的秘密通信速率。在这种情况下，衰落是朋友而不是敌人。
2014-02-05 cs.IT math.IT
Optimal Design Method of MIMO Antenna Directivities and Corresponding Current Distributions by Using Spherical Mode Expansion
本文提出了一种新的方法来设计最佳天线的MIMO（多输入多输出）通信系统，利用球面模式扩展。给定MIMO信道的空间信道特性，例如两侧的角度分布，最佳MIMO天线应该在有限的实现空间（体积）的约束下提供最大的信道容量。在设计传统的MIMO天线时，首先确定天线结构（电流分布），基于电流分布计算第二天线方向性，并且第三通过使用给定的角度分布和所获得的天线方向性来计算MIMO信道容量。通过调整天线结构来重复该过程，直到性能满足预定义的阈值。相反，本文解析地解决了优化问题，最终给出了接近最优的天线结构（电流分布），没有任何贪婪搜索。在所提出的方法中，首先通过将球面模式扩展应用于角轮廓来导出MIMO天线的最佳方向性，然后在导出的最佳方向性上应用远-近场转换以在有限表面上实现接近最佳的电流分布。所提出的设计方法的有效性进行了验证，通过数值计算的MIMO信道容量在传统的设计方法，同时给出了接近最优的电流分布与约束的天线结构从所提出的方法。
2017-06-05 cs.IT math.IT
MIMO Interference Channels Assisted by Reconfigurable Intelligent Surfaces: Mutual Coupling Aware Sum-Rate Optimization Based on a Mutual Impedance Channel Model
研究了多用户多输入多输出干扰网络中存在多个可重构智能表面的问题。整个系统是通过使用一个基于电路的模型的发射机，接收机和RIS。这是通过利用互阻抗的电磁工具来获得的，互阻抗解释了信号传播和紧密间隔的散射元件之间的互耦合。提出了一种迭代的、可证明收敛的优化算法，该算法最大化RI辅助多用户干扰信道的和速率。数值结果表明，在优化阶段考虑单元间的互耦，可以提高和速率。
2021-02-14 cs.IT math.IT
Experimental Evaluation of a Reconfigurable Antenna System for Blind Interference Alignment
近年来，已有一些实验研究来验证干扰对齐（IA）的理论发现，但只有少数研究集中在盲干扰对齐。与IA和其他干扰缓解技术不同，盲IA不需要发射机处的信道状态信息（CSIT）。关键的见解是，发射机使用信道相干间隔的知识，接收机利用可重构天线来创建由发射机利用的信道波动。在这项工作中，我们提出了一种新的实验评估的可重构天线系统实现盲IA。我们提出了一种盲IA技术的基础上可重构天线的2用户多输入单输出（MISO）广播信道上实现的软件定义的无线电平台，每个接收器都配备了一个可重构天线。我们进一步比较了这种盲IA实现与传统的TDMA方案的基准测试的目的。我们表明，在实际信道条件下，使用测量信道可以实现盲IA的可实现速率。此外，平均误差矢量幅度和比特出错率（BER）的性能进行了评估。
2016-03-29 cs.IT math.IT
Asymptotic Performance Analysis of Spatially Reconfigurable Antenna Arrays
空间可重构天线阵是由一个有限长的固定几何形状的天线阵在给定的区域内移动组成的。利用这些可重构元件，MIMO系统的性能显着提高，有效地定位在其位移区的阵列。本文研究了空间可重构天线阵列MIMO系统在大位移区域的大系统性能。在考虑衰落信道的情况下，推导了输入输出互信息的分布，证明了该系统具有渐近硬化特性。随着位移区域的大小变大，互信息收敛分布到一个类型的Gumbel随机变量，其平均值增长大的位移大小成比例，其方差趋于零。我们的数值研究表明，第一类Gumbel近似密切跟踪的经验分布，即使是一个有限的位移大小。
2017-04-21 cs.IT math.IT
Transformer-Based Hybrid Beamforming with Reconfigurable Pixel Antenna for HAPS Communications
本文提出了一种基于Transformer的混合波束成形框架，用于高海拔平台站（HAPS）通信中的可重构像素天线（RPA）配备的大规模多输入多输出（MIMO）系统。该框架包含两个关键组件：1）一种利用Transformer编码器确定每个天线元件辐射模式的可重构模式网络；2）一种利用模型驱动残差学习计算基于SVD初始化的模拟和数字预编码的混合波束成形网络。仿真结果表明，所提出的PR-HBFNet接近贪心基准的频谱效率，同时显著降低了计算复杂度。
2026-05-18 cs.IT math.IT
DBRAA: Sub-6 GHz and Millimeter Wave Dual-Band Reconfigurable Antenna Array for ISAC
本文提出双频段可重构天线阵列DBRAA，通过天线复用和混合波束成形实现sub-6G与毫米波频段的ISAC，并设计解耦优化算法最大化通信和速率。
2025-03-27 cs.IT math.IT
Lens-based Millimeter Wave Reconfigurable Antenna NOMA
提出了一种基于毫米波透镜的可重构天线系统的多址接入技术。特别是，为了支持大量的用户群具有不同的角度的出发（AoD），我们最近提出的可重构天线多址接入（RAMA）到非正交多址接入（NOMA）。所提出的技术，命名为可重构天线NOMA（RA-NOMA），划分相对于他们的AoD和信道增益的用户。具有不同AoD和可比较信道增益的用户经由RAMA被服务，而具有相同AoD但不同信道增益的用户经由NOMA被服务。这种技术导致射频链的数量与NOMA组的数量无关。此外，我们推导出的可行性条件，并表明RA-NOMA的功率分配是一个凸问题。然后，我们推导出最大可实现的RA-NOMA的和速率。仿真结果表明，RA-NOMA优于传统的正交多址接入（OMA）以及RAMA与OMA技术的组合。
2019-03-27 cs.IT math.IT
Asymptotic Optimality of Massive MIMO Systems Using Densely Spaced Transmit Antennas
研究了具有均匀线阵的大规模多输入多输出（MIMO）系统的确定性物理模型。已知最大空间自由度是通过将天线元件间隔在载波波长的一半处来实现的。本文的目的是调查的影响，间距天线更密集的临界间隔。MIMO系统的可实现速率在大系统极限下进行评估，其中发射和接收天线阵列的长度趋于无穷大，天线间隔保持恒定。主要结果有两个方面：一种是在对信道情况作较弱假设的情况下，密集天线间距不能提高空间自由度归一化的MIMO系统的容量。另一个是正交相移键控的归一化可达速率收敛到最优高斯信令实现的归一化容量，因为在采取大系统限制后，发射天线间隔趋于零。后一结果是基于MIMO传输和信号空间表示中的快于奈奎斯特信令之间的数学相似性。
2016-01-21 cs.IT math.IT
Closed Form Secrecy Capacity of MIMO Wiretap Channels with Two Transmit Antennas
高斯多输入多输出（MIMO）窃听信道模型。输入端是一个双天线发射器，而输出端是合法的接收器和窃听器，两者都配备了多个天线。假设所有信道都是已知的。在功率约束条件下，得到了满足保密容量的最优输入协方差矩阵，并给出了保密容量的封闭表达式。
2011-07-27 cs.IT math.IT
Design and Implementation of MIMO Transmission Based on Dual-Polarized Reconfigurable Intelligent Surface
多输入多输出（MIMO）信令是当前移动通信系统的关键技术之一。然而，复杂而昂贵的射频（RF）链路一直限制着MIMO规模的增长。本文提出了一种基于双极化可重构智能表面（RIS）的MIMO传输架构，该架构可以直接实现多通道信号的调制和传输，而不需要传统的射频链。与以前的工作相比，所提出的架构可以提高集成的基于RIS的传输系统。搭建了一个基于双极化RIS的MIMO传输系统样机，实验结果验证了该结构的可行性。基于双极化RIS的MIMO传输架构为未来网络实现低成本超大规模MIMO提供了一种很有前途的解决方案。
2021-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rate Maximization Pattern Design for Reconfigurable MIMO Antenna Array
可重配置的多输入多输出可以通过对信道进行整形来提供优于传统MIMO的性能增益，即，引入更多的信道实现。在本文中，我们专注于可重构MIMO系统的可实现的速率最大化模式的设计。首先，我们介绍了模式可重构MIMO（PR-MIMO）的矩阵表示，在此基础上制定了一个方向图设计问题。为了进一步揭示无线信道上的辐射模式的效果，我们考虑模式设计的单模式的情况下，优化的辐射模式是相同的所有天线元件，和多模式的情况下，不同的天线元件可以采用不同的辐射模式。对于单方向图的情况下，我们表明，方向图的设计是等效的所有散射路径之间的增益的重新分配，并获得基于本征值优化的解决方案。对于多模式的情况下，我们提出了一个顺序优化框架与流形优化和特征值分解，以获得接近最优的解决方案。数值结果验证了PR-MIMO系统在可达速率方面优于传统MIMO系统，也表明了所提出的解决方案的有效性。
2023-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted MIMO Systems
研究了可重构智能表面（RIS）辅助多输入多输出（MIMO）系统在给定平均错误概率和块长度下的最大可达速率。该结果由有限块长信道编码可扩展性界和基于Berry-Esseen定理、Mellin变换和互信息的逆界组成。数值计算表明，快速收敛到最大可实现的速率作为块长度的增加，也证明了信道方差是一个良好的测量回退的最大可实现的速率，由于有限的块长度。
2022-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Nonregenerative MIMO Relaying with Optimal Transmit Antenna Selection
我们推导出最佳信噪比为基础的发射天线选择规则在源和中继的非再生半双工MIMO中继信道。虽然天线选择是波束成形的次优形式，但其具有以下优点：优化是易处理的，并且可以仅利用从目的地到源和中继的几个比特的反馈来实现。我们比较的比特出错率的最佳天线选择在源和中继到其他建议的波束成形技术，并提出执行必要的有限反馈的方法。
2008-01-21 cs.IT math.IT
Optimizing Reconfigurable Antenna MIMO Systems with Coherent Ising Machines
本文利用相干伊辛机求解可重构天线MIMO的配置选择问题，将选择转化为无约束二次规划，实现接近最优性能且保持多项式复杂度。
2024-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Low Complexity Adaptation for Reconfigurable Intelligent Surface-Based MIMO Systems
基于可重构智能表面（RIS）的传输技术通过适当调整大量无源反射元件的参数，为提高无线通信性能提供了一种有前途的解决方案。这封信提出了一种基于余弦相似性定理的低复杂度算法，用于适应RIS的相移，以辅助多输入多输出（MIMO）传输系统。提出了一种半解析概率方法来推导系统的理论平均误比特概率（ABEP）。此外，理论分析的有效性是通过广泛的计算机模拟支持。
2020-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Scalable and Energy-Efficient Millimeter Massive MIMO Architectures: Reflect-Array and Transmit-Array Antennas
混合模拟-数字架构被认为是实现毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统的有希望的候选者，因为它们通过将一些信号处理操作移动到模拟域中来实现所需的昂贵的射频（RF）链的数量的显著减少。然而，混合MIMO架构的包括RF分配器、组合器、移相器和线路连接的模拟馈送网络由于其对于大量发射天线的过高功耗而不可扩展。出于这种限制，在本文中，我们研究了新的大规模MIMO架构，即反射阵列（RA）和发射阵列（TA）天线。我们表明，RA和TA天线的预编码器必须满足不同的约束条件相比，传统的MIMO架构。考虑到这些限制，并利用毫米波信道的稀疏性，我们设计了一个有效的预编码器的基础上的正交匹配追踪算法的RA和TA天线。此外，为了公平地比较RA和TA天线与传统的全数字和混合MIMO架构的性能，我们开发了一个统一的功耗模型。我们的仿真结果表明，与传统的MIMO架构，RA和TA天线是高能效和完全可扩展的发射天线的数量方面。
2018-11-07 cs.IT math.IT
Iterative Antenna Selection for Secrecy Enhancement in Massive MIMO Wiretap Channels
对大规模MIMO系统的兴趣的增长伴随着硬件成本和计算复杂性。天线选择是克服这种成本加复杂性问题的有效方法，这也提高了窃听设置中的保密性能。最佳天线选择需要穷举搜索，这对于大维度的设置在计算上是不可行的。提出了一种大规模多用户MIMO窃听环境下的天线选择迭代算法。该算法采用逐步的方法来找到合适的发射天线子集。数值研究描绘了一个显着的增强的保密性能。
2018-05-30 cs.IT math.IT
Stepwise Transmit Antenna Selection in Downlink Massive Multiuser MIMO
由于大规模MIMO系统的RF电路中的大功率消耗，诸如能量效率或带宽效率的实际相关性能度量既不一定是总发射功率的单调函数，也不一定是有源天线的数量的单调函数。然而，在这些系统中，最佳天线选择在计算上是不可行的。在本文中，我们提出了一种迭代算法来优化发射功率和所选天线的子集受到非单调性能指标在大规模多用户MIMO设置。数值结果给出了能源效率，并表明，对于几个设置所提出的算法报告的选择的天线的最佳数量显着小于发射天线的总数。这一事实表明，在几个大规模MIMO场景中的天线选择不仅降低了硬件复杂度和RF成本，而且提高了系统的能量效率。
2018-02-19 cs.IT math.IT
Favorable Propagation for Massive MIMO with Circular and Cylindrical Antenna Arrays
研究了均匀圆形和圆柱形天线阵列的大规模MIMO系统。有利的传播特性严格地证明了在LOS环境中，对于固定的天线间距和在一些温和的条件下，渐近地保持。分析是基于一种新的方法，使用贝塞尔函数展开，一个新的边界技术和简化的表示服从克罗内克结构的阵列几何形状的用户间干扰。
2021-12-04 cs.IT math.IT
A New Paradigm Towards Reconfigurable Environment: Reconfigurable Distributed Antennas and Reflecting Surface
University of Macau（澳门大学）；Jinan University（暨南大学）；South China Normal University（华南师范大学）
本文提出可重构分布式天线与反射表面（RDARS）作为未来无线网络解决方案，结合主动天线与被动反射表面，提升覆盖、频谱效率及通信感知一体化能力。
2026-04-22 cs.IT math.IT
Multiuser SM-MIMO versus Massive MIMO: Uplink Performance Comparison
在本文中，我们提出了大规模多用户{ \em空间调制多输入多输出（SM-MIMO）}系统中的信号检测算法。在大规模SM-MIMO中，每个用户配备有多个发射天线（例如，2或4个天线），但只有一个发射RF链，并且基站（BS）配备有数十到数百个（例如，128)接收天线。在SM-MIMO中，在给定的信道使用中，每个用户激活其多个发射天线中的任何一个，并且除了通过常规调制符号（例如，QAM）。我们提出了两种不同的算法用于在BS处检测大规模SM-MIMO信号;一种是基于{ \em消息传递}，另一种是基于{ \em局部搜索}。所提出的算法实现了很好的性能和规模。此外，对于相同的频谱效率，多用户SM-MIMO比传统的多用户MIMO（最近被称为大规模MIMO）好几个dB;例如，对于16个用户、BS处的128个天线以及每用户4个bpcu，在$10^{-3}$未编码BER处，具有每用户4个发射天线和4-QAM的SM-MIMO比具有每用户1个发射天线和16-QAM的大规模MIMO性能好大约4到5dB。SM-MIMO优于大规模MIMO的SNR优势可以归因于以下原因：（i）由于空间索引比特，SM-MIMO可以使用与大规模MIMO中的QAM字母表相比更低阶的QAM字母表来实现相同的频谱效率，以及（ii）对于相同的频谱效率和QAM大小，大规模MIMO将需要每个用户更多的空间流，这导致空间干扰增加。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Statistical CSI-based Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Direct Links
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）直联系统的性能，并基于统计信道状态信息（CSI）设计了RIS的相移。我们首先推导出上行链路各态历经数据率的封闭形式表达式。然后，基于推导的表达式，我们使用遗传算法（GA）来解决和数据率最大化问题。通过低复杂度的最大比合并（MRC）和低开销的基于统计CSI的方案，验证了RIS仍然可以给传统的大规模MIMO系统带来显著的性能提升。
2021-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
On the Required Number of Antennas in a Point-to-Point Large-but-Finite MIMO System: Outage-Limited Scenario
本文研究了点对点多输入多输出（MIMO）系统的性能存在的一个大的，但有限数量的天线在发射机和/或接收机。考虑到有和没有混合自动重传请求（HARQ）反馈的情况下，我们确定的最小数量的发射/接收天线，需要满足不同的中断概率约束。我们的结果得到了不同的衰落条件下，功率放大器的效率对MIMO-HARQ系统的性能的影响进行了分析。此外，当天线数目增加时，我们推导出MIMO-HARQ系统的渐近性能的封闭形式的表达式。我们的分析和数值计算结果表明，不同的中断要求可以满足相对较少的发射/接收天线。
2015-04-30 cs.IT math.IT
Antenna Deployment Method for MIMO Radar under the Situation of Multiple Interference Regions
研究了分布式多输入多输出（MIMO）雷达同时考虑多个干扰区域的天线优化配置问题。提出了一种基于多目标粒子群优化（MOPSO）的天线优化部署方法，解决了天线优化部署问题。首先，我们建立了一个多目标优化问题的MIMO雷达天线部署，选择不同区域的干扰功率密度为目标函数。然后，为了在不浪费时间和计算资源的情况下获得最优部署结果，提出了一种基于间隔距离的迭代收敛准则。迭代收敛准则可以用来停止MOPSO优化过程中有效地当最优天线部署算法达到所需的收敛水平。最后，数值结果验证了所提出的算法的有效性。
2017-01-20 cs.IT math.IT
Reconfigurable Antenna Multiple Access for 5G mmWave Systems
本文旨在实现一种新的多址技术的基础上最近提出的毫米波可重构天线架构。为此，首先，我们表明，现有的可重构天线系统与众所周知的非正交多址接入（NOMA）技术的集成会导致显着的总速率下降，由于不可避免的功率划分可重构天线。为了规避这一基本限制，提出了一种新的多址接入技术。可重构天线多址接入（RAMA）技术在相同的时间/频率/码上只发送每个用户的预期信号，这使得RAMA成为一种无用户间干扰的技术。考虑两种不同的情况，即，具有部分和全部信道状态信息（CSI）的RAMA。在第一种情况下，不需要CSI，并且仅使用特定用户的到达方向。我们的分析结果表明，部分CSI和对称信道，RAMA优于NOMA的和速率。此外，分析结果表明，当较少的功率分配给体验更好的信道质量的用户时，非对称信道的RAMA比NOMA实现更好的和速率。在第二种情况下，具有完整CSI的RAMA向每个用户分配最优功率，这导致与对称和非对称信道的NOMA相比更高的可实现速率。数值计算表明了分析结果。
2018-03-27 cs.IT math.IT
Antenna Selection for Large-Scale MIMO Systems with Low-Resolution ADCs
降低大规模多输入多输出（MIMO）系统中的功耗的一种方式是采用低分辨率模数转换器（ADC）。在本文中，我们研究了具有低分辨率ADC的大规模MIMO接收机的天线选择，从而在ADC的分辨率和数量方面提供更大的灵活性。为了将量化效应，我们概括了现有的目标函数的贪婪的容量最大化天线选择方法。推导出的目标函数提供了一个机会，以选择一个天线之间的额外的信道增益和增加量化误差的最佳权衡。使用广义目标函数，我们提出了一种天线选择算法的基础上，传统的天线选择算法，而不会增加整体的复杂度。仿真结果表明，在相同天线数下，该算法的可达容量优于传统算法。
2019-04-20 cs.IT math.IT
Topological Interference Management with Reconfigurable Antennas
本文研究了部分连通干扰网络在线性编码策略下的对称自由度问题。我们假设接收器配备有可重构天线，可以在其预设模式之间切换。在这样的网络设置中，我们描述了一类网络拓扑结构，其中半线性对称自由度是可以实现的。此外，我们推导出一个一般的上界的线性对称自由度为任意网络拓扑结构。我们还表明，这个上限是紧的，如果发射机最多有两个合作者。
2016-05-05 cs.IT math.IT
Movable and Reconfigurable Antennas for 6G: Unlocking Electromagnetic-Domain Design and Optimization
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Beihang University（北京航空航天大学）
本文综述了面向6G的可移动天线与可重构天线，通过动态控制天线参数引入电磁域自由度，并展示其相对传统天线的性能优势。
2025-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Origami Inspired Reconfigurable Antenna for Wireless Communication Systems
本文介绍了折纸启发的可重构天线的设计，制造和实验验证。所提出的天线可以通过改变其配置来作为双天线或倒L天线操作。这样做会改变其工作频率、主辐射模式和方向性。测量结果表明，该天线的谐振频率可从750 MHz变化到920 MHz，相当于22.6%的频移。仿真进行比较的天线的辐射特性（增益和辐射模式）在这两种配置。结果表明，该天线具有可重构的带宽，这使得更好的信道特性的RF系统。
2018-05-25 cs.IT math.IT physics.app-ph
On Robustness of Massive MIMO Systems Against Passive Eavesdropping under Antenna Selection
在大规模MIMO窃听设置中，基站可以通过朝向合法终端的窄波束形成来显著抑制窃听者。数值研究表明，通过这种方法，保密是在没有显着的成本。我们称之为大规模MIMO系统的“保密免费”的属性，并表明，它不仅持有时，在基站的所有发射天线，但也只有一个天线被设置为活动。使用线性预编码，当基站处的可用发射天线的总数变大时，甚至当仅选择固定数量的发射天线时，对窃听者的信息泄漏可以充分地减少。这一结果表明，被动窃听对大规模MIMO系统没有显着的影响，无论有源发射天线的数量。
2018-08-14 cs.IT math.IT
Matrix-Calibration-Based Cascaded Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser MIMO
可重构智能表面（RIS）被认为是超5G网络范式的重要组成部分，因为与大规模多输入多输出（MIMO）技术相比，它可以以更低的硬件成本和能耗提供类似或更高的阵列增益。在本文中，我们专注于一个基本的挑战，即信道捕获，在一个RIS辅助多用户MIMO系统。在这种具有完全无源RIS元件的系统中，最先进的信道获取方法通过采用过长的训练序列来估计级联的发射机到RIS和RIS到接收机信道。为了估计级联的信道与负担得起的训练开销，我们制定的信道估计问题的RIS辅助多用户MIMO系统作为一个矩阵校准为基础的矩阵分解任务。通过利用慢变信道分量和隐藏信道稀疏性的信息，我们提出了一种新的基于消息传递的级联信道分解算法。此外，我们提出了一个分析框架，以表征所提出的估计在大系统极限的理论性能界。最后，通过仿真实验验证了该算法的高精度和高效率.
2020-07-08 cs.IT math.IT
DoF Region of the Decentralized MIMO Broadcast Channel -- How many informed antennas do we need?
在这项工作中，我们研究了网络MIMO设置，其中一组$M$发射天线，可能不共处一地，共同服务于两个多天线用户分别赋予$N_1$和$N_2$天线，在发射机的信道状态信息（CSI）的不完善共享的影响。我们考虑的情况下，只有一个子集的$k$发射天线可以访问完美的CSI，而其他$M-k$发射天线只能访问有限精度CSI。对这种配置的分析旨在回答一个额外的信息天线能提供多大帮助的问题。我们将这种情况建模为分散式MIMO广播信道（BC），并表征自由度（DoF）区域，表明仅需要具有完美CSI的$k=\max(N_1,N_2)$天线来实现具有无处不在的完美CSI的传统BC的DoF。此外，我们确定通过向额外的发射天线提供CSI获得的DoF的增加。
2020-05-13 cs.IT math.IT
Minimization of Secrecy Outage Probability in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted MIMOME System
本文研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出多天线窃听（MIMOME）信道中的物理层安全（PLS）问题。现有的研究忽略了当窃听者的瞬时信道状态信息（CSI）未知时无法计算保密率的问题。此外，没有保密率表达式，波束形成和移相器优化PLS增强的目的是不可用的。为了解决这些问题，我们首先给出了任何波束形成向量和相移矩阵的秘密中断概率的表达式作为RIS辅助PLS度量，该度量是基于窃听者的统计CSI测量的。然后，借助该表达式，我们制定了保密中断概率的最小化问题，通过交替优化波束形成向量和相移矩阵来解决。在单天线发射机或单天线合法接收机的情况下，所提出的交替优化（AO）方案可以被简化以降低计算复杂性。最后，它表明，与目前的RIS辅助PLS系统相比，所提出的方法的保密中断概率显着降低。
2022-04-30 cs.IT math.IT
Sub-modularity and Antenna Selection in MIMO systems
在本文中，我们表明，最大化的互信息在点对点MIMO系统的最佳接收天线子集选择问题是次模块化。因此，贪婪的逐步优化方法，其中在每一步最大化增量增益的天线被添加到现有的天线子集，保证是在一个（1 - 1/e）分数的全局最优值。对于一个单一的天线配备多个中继源和目的地，我们表明，中继天线选择问题，以最大限度地提高互信息是模块化的，当完整的信道状态信息是在中继。因此，贪婪的逐步优化方法导致的中继天线选择问题的最佳解决方案与线性复杂度相比，蛮力搜索，导致指数的复杂性。
2011-12-14 cs.IT math.IT
Spatial Precoder Design for Space-Time Coded MIMO Systems: Based on Fixed Parameters of MIMO Channels
在本文中，我们介绍了新的使用线性空间预编码的多输入多输出（MIMO）信道的固定和已知的参数的基础上，以提高空时编码MIMO系统的性能。我们推导出线性空间预编码方案的相干（信道是已知的接收机）和非相干（信道是未知的接收机）空时编码MIMO系统。天线间距和天线放置（几何形状）被认为是MIMO信道的固定参数，其在发射机处是容易知道的。这些预编码方案利用MIMO信道两端的天线布局信息来改善非理想天线布局对空时编码系统性能的影响。在这些方案中，对于给定的发射和接收天线配置，预编码器是固定的，并且发射机不需要来自接收机的信道状态信息（部分或全部）的任何反馈。两个预编码方案的封闭形式的解决方案，提出了多达三个接收机天线的系统。提出了一种适用于三个以上接收天线的广义方法。我们使用相干空时分组码（STBC）和差分空时分组码来分析预编码方案的性能。仿真结果表明，在低信噪比，这两个预编码器给出了显着的性能改善比非预编码系统的小天线孔径尺寸。
2005-12-13 cs.IT math.IT
Error Performance of Various QAM Schemes for Nonrenegerative Cooperative MIMO Network with Transmit Antenna Selection
该文分析了瑞利衰落信道下双跳协作多输入多输出（MIMO）系统的性能。对于所考虑的系统模型，采用非再生MIMO方案与发射天线选择策略（TAS）。在该方案中，选择使接收机处的总接收信号功率最大化的单个发射天线用于发射。从平均符号出错率的各种正交幅度调制（QAM）方案，如一般阶六角形QAM（HQAM），一般阶矩形QAM（RQAM）和32交叉QAM（XQAM）的有用的见解。Monte-Carlo模拟进行验证推导出的解析表达式。
2018-09-05 cs.IT math.IT
Reconfigurable Antennas in mmWave MIMO Systems
实现毫米波（mmWave）频带的全部潜力的关键障碍是该频带中的无线信号的差的传播特性。克服该问题的一种方法是使用能够支持更高增益同时提供波束适应性和分集的天线，即，可重构天线在这篇文章中，我们提出了一种新的架构毫米波多输入多输出（MIMO）通信，使用一类新的可重构天线。更具体地，所提出的基于透镜的天线可以在使用单个射频链的同时支持多个辐射图案。此外，通过使用波束选择网络，每个天线波束可以在期望的方向上被操纵。此外，在MIMO架构中使用所提出的可重构天线，我们提出了一种新的信号处理算法，该算法使用天线提供的额外自由度来克服毫米波频率下的传播问题。我们的仿真结果表明，所提出的可重构天线MIMO架构显着提高毫米波通信系统的性能。
2017-10-24 cs.IT cs.NI eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Massive MIMO with Antenna Selection
天线选择能够降低大规模多输入多输出（MIMO）网络的硬件复杂度，但代价是一定的性能下降。可重构智能表面（RIS）是一种通过重构传播环境来提高无线网络频谱利用率的技术。通过使用RIS来补偿由于天线选择而导致的性能损失，在本文中，我们提出了一种新的网络架构，即，采用具有天线选择功能的RIS-assisted Massive MIMO系统，在提高系统性能的同时降低硬件成本。这是通过最大化信道容量，通过联合天线选择和无源波束成形，同时考虑到基数约束的有源天线和所有RIS元素的单位模量约束。然而，制定的问题原来是非常棘手的，由于非凸约束和耦合优化变量，其中提供了一个交替的优化框架，产生天线选择和无源波束形成子问题。在不同的信道状态信息假设下，提出了计算效率高的子模优化算法来求解天线选择子问题。利用该问题的独特结构，进一步提出了基于块坐标下降的无源波束形成迭代算法。实验结果将证明所提出的算法的优点和理想的性能RIS辅助大规模MIMO系统的天线选择。
2020-09-16 cs.IT math.IT
Beyond Cell-free MIMO: Energy Efficient Reconfigurable Intelligent Surface Aided Cell-free MIMO Communications
无小区系统可以通过使多个基站（BS）能够以由于BS的大规模部署而导致的高硬件和电源成本为代价来协作地为没有小区边界的用户服务，从而有效地消除小区间干扰。为了解决这个问题，低成本的可重构智能表面（RIS）可以作为一个有前途的技术，以提高能源效率的无细胞系统。在本文中，我们考虑了一个RIS辅助无小区MIMO系统，其中多个RIS部署在BS和用户周围，以低成本的方式通过可重构反射来创建有利的传播条件，从而增强无小区MIMO通信。为了最大限度地提高能量效率，提出了一种混合波束形成（HBF）方案，该方案由基站处的数字波束形成和基于RIS的模拟波束形成组成。建立了能源效率最大化问题的数学模型，并设计了求解该问题的迭代算法。研究了发射功率、RIS数目和RIS大小对能量效率的影响。理论分析和仿真结果表明，最优能量效率取决于RIS的数量和RIS的大小。数值计算也表明，该系统可以实现更高的能量效率比传统的。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Degrees of Freedom Region of the MIMO X channel with an Arbitrary Number of Antennas
我们的特点的总自由度（DoF）的满秩MIMO X信道与任意数量的天线在每个节点。我们阐明，现有的外边界是紧密的任何天线配置，并提供发射和接收滤波器的设计，达到这个外边界。所提出的可实现的方案利用信道扩展方面，符号和非对称复杂的信令时，通信是在一个恒定的信道的情况下进行的，也适用于时变信道。所提出的方案是一个一般的框架，推导出的总自由度的任何两个由两个多用户信道。此外，秩亏MIMO信道的情况下，自然解决，它表明，总的自由度的干扰（IC）和MIMO X信道一般优于满秩MIMO的情况下
2012-10-09 cs.IT math.IT
On the SINR Distribution of SWIPT MU-MIMO with Antenna Selection
在本文中，我们提供了一个封闭的形式近似的全双工同时无线信息和功率传输（SWIPT）多用户MIMO（MU-MIMO）系统的信号干扰噪声比（SINR）分布的传感器用户的接收信号与完美和不完美的信道状态信息（CSI）和发射天线选择方案在发送端。我们还研究了具有迫零波束形成（ZFBF）和具有发射天线选择的聚合器（AGG）接收机处的天线选择的上行链路的SINR分布。具有完美和不完美CSI的下行链路SINR由多变量Beta II型分布建模，并且具有完美和不完美CSI的上行链路由多变量Wishart分布建模。我们将所提出的分布分析结果与Monte-Carlo模拟结果进行了比较，并获得了完美的匹配。
2018-05-24 cs.IT math.IT
A Fair Comparison Between Spatial Modulation and Antenna Selection in Massive MIMO Systems
当RF链的数量远低于发射天线的数量时，天线选择和空间调制都允许低复杂度MIMO发射机。在这篇手稿中，我们提出了一个定量的性能比较这两种方法，考虑到实现的限制，如天线切换。我们考虑一个带限MIMO系统，其中的脉冲形状的设计，使得带外发射满足所需的频谱掩模。考虑天线选择和空间调制，确定了该系统的比特出错率。结果表明，对于发射侧和接收侧的任何阵列尺寸，只要功率效率小于某个阈值水平，天线选择优于空间调制。通过超过该阈值，空间调制开始表现优异。我们的调查表明，阈值采取较小的值，作为接收天线的数量越来越大。这表明空间调制是大规模MIMO系统中上行链路传输的有效技术。
2019-04-03 cs.IT math.IT
On the Degrees of Freedom Regions of Two-User MIMO Z and Full Interference Channels with Reconfigurable Antennas
本文研究了两用户多输入多输出（MIMO）Z信道和全干扰信道下的自由度（DoF）区域。我们假设接收机总是有完美的信道状态信息。我们推导出Z干扰信道的自由度区域与发送端的信道状态信息（CSIT）。对于没有CSIT的全干扰信道，除了特殊情况M1< N1<min（M2，N2）之外，DoF区域已经在先前的工作中获得，其中M_i和N_i分别是用户i的发送和接收天线的数量。我们表明，在这种情况下，Z和全干扰信道的自由度区域是相同的。我们建立了基于发射机天线模式切换的假设的可重复性。本文提出了一种系统的方法来构造自由度实现调零和波束形成矩阵。
2010-03-22 cs.IT math.IT
Relationship between Cross-Polarization Discrimination (XPD) and Spatial Correlation in Indoor Small-Cell MIMO Systems
在这封信中，我们提出了一个相关的信道模型的双极化天线全向天线在室内小小区多输入多输出（MIMO）系统。在室内环境中，我们确认，交叉极化歧视（XPD）的出发角方向可以表示为MIMO信道的空间相关性。我们还评估了基于双极化天线的MIMO信道模型和空间相关的信道模型，使用三维（3D）射线跟踪模拟器。此外，我们提供了等效的相邻天线之间的距离根据XPD，提供设计双极化天线及其阵列的见解。
2017-12-06 cs.IT math.IT
Statistical CSI-Based Transmission Design for Reconfigurable Intelligent Surface-aided Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
本文研究了一种可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多用户多输入多输出（MIMO）通信系统，该系统具有收发器硬件损伤（HWI）和RIS相位噪声。与现有的研究成果不同，RIS的相移设计是基于长期的角度信息。首先推导了上行链路可达速率的近似解析表达式。然后，我们使用遗传算法（GA），以最大化和率和最小数据率。最后，我们表明，它是至关重要的，以考虑HWI时，设计的RIS相移。
2021-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
