Large System Analysis for Amplify & Forward SIMO Multiple Access Channel with Ill-conditioned Second Hop
在过去的几十年里，中继技术得到了广泛的研究，并在无线通信中得到了许多应用。在MIMO多址接入系统中，当两跳都是高斯衰落信道时，最简单的中继方法，即放大转发，已经显示出潜力。然而，在某些情况下，条件不良的信道可能出现在第二跳上。例如，这种损害可能影响具有微波链路回程的协作BS系统，其涉及具有不充分散射的强视线信道。在本文中，我们考虑了一个大的系统分析，如模型集中在最佳联合解码和联合MMSE滤波接收机。给出了基于自由概率的遍历吞吐量、最小均方误差和平均信干噪比的计算方法。此外，考虑到第二跳损害，如病态和秩不足的系统吞吐量的性能退化进行评估，而高和低SNR的限制计算所考虑的性能指标。最后，将协作基站系统与传统的信道资源划分策略进行了比较，并提出了合适的工作点。
2014-11-06 cs.IT math.IT
Robust Transmission Design for RIS-assisted Secure Multiuser Communication Systems in the Presence of Hardware Impairments
研究了可重构智能表面辅助的硬件损伤下的安全多用户通信系统。我们共同优化的波束形成向量在基站（BS）和反射元件在RIS的相移，以最大限度地提高加权最小保密率（WMSR），在BS和单位模数约束在RIS的传输功率约束。为了解决公式化的优化问题，我们首先将其解耦为两个易于处理的子问题，然后使用块坐标下降（BCD）方法交替优化子问题。提出了两种不同的方法来解决这两个子问题。第一种方法将每个子问题转化为二阶锥规划（SOCP）问题，可以直接使用CVX求解。第二种方法利用Minorization-Maximization（MM）算法。具体地说，我们首先推导出一个凹逼近函数，这是一个下界的原始目标函数，然后两个子问题转化为两个简单的代理问题的封闭形式的解决方案。仿真结果验证了所提出的鲁棒传输方法的性能增益比现有的非鲁棒设计。此外，MM算法具有更低的复杂度比基于SOCP的算法。
2022-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-assisted Cell-Free Massive MIMO Systems With Two-Timescale Design and Hardware Impairments
本文研究硬件损伤下RIS辅助CF-mMIMO系统的上行传输，提出双时间尺度方案优化波束成形，推导可达速率闭式表达式并利用加速梯度上升法优化RIS相移以最大化用户速率。
2024-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Design and Performance Evaluation for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Wireless Communication Systems With Non-Ideal Hardware
可重构智能表面（RIS）可以有效地控制入射信号的波前，是一种具有成本效益的提高无线系统频谱和能量效率的解决方案。现有的RIS研究大多假设硬件操作是完美的。然而，物理收发器和RIS在实践中遭受不可避免的硬件损伤，这会导致严重的系统性能下降，并增加波束成形优化的复杂性。因此，现有的RIS研究，包括信道估计、波束形成优化、频谱和能量效率分析等，不能直接应用于硬件损坏的情况。在本文中，考虑到硬件损伤，我们进行联合发射和反射波束形成优化，并重新评估系统性能。首先，我们描述了单用户和多用户情况下的直接和级联信道的封闭形式的估计器，并分析了硬件损伤对信道估计精度的影响。在此基础上，推导了最优发射波束形成方案，并提出了一种基于梯度下降方法的反射波束形成优化算法。此外，我们分析了三种类型的渐近信道容量相对于发射功率，天线数量，和反射元件的数量。最后，从系统能耗的角度分析了功率缩放定律和能量效率。我们的实验结果还揭示了一个令人鼓舞的现象，即具有大量反射元件的RIS辅助无线系统可以实现高频谱和能量效率，而不需要大量的天线，也不需要分配太多的资源来优化反射波束成形。
2022-06-04 cs.IT math.IT
NOMA-based Improper Signaling for MIMO STAR-RIS-assisted Broadcast Channels with Hardware Impairments
本文提出结合IGS、NOMA和STAR-RIS的方案，以补偿收发机I/Q失衡并提升MIMO广播信道频谱效率，证明该方法能显著提高用户最低速率并改善系统性能。
2023-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min SINR Analysis of STAR-RIS Assisted Massive MIMO Systems with Hardware Impairments
本文研究了存在硬件损伤的STAR-RIS辅助大规模MIMO系统，推导了最优线性预编码下的最小SINR闭式解，利用确定性等价和投影梯度上升算法优化被动波束赋形，仿真验证了STAR-RIS优于传统RIS。
2023-11-23 cs.IT math.IT
Dynamic RIS-Assisted THz Quantum Networks: Joint Optimization of Entanglement Generation and Fidelity under Channel Impairments
针对太赫兹量子网络信道损伤问题，提出动态RIS辅助架构，联合优化RIS布局与纠缠生成率，实现高达87%保真度提升和65%公平性改善。
2025-09-25 cs.ET cs.IT math.IT
Instantaneous Channel Oblivious Phase Shift Design for an IRS-Assisted SIMO System with Quantized Phase Shift
我们设计了智能反射面（IRS）辅助的单输入多输出通信系统的相移，以最小化中断概率（OP）和最大化遍历率。我们的相移设计只使用统计信道状态信息，因为这些信息只依赖于大规模的衰落系数;所获得的相移设计在更长的时间帧内仍然有效。我们进一步假设，只能访问量化的相位值。推导出所考虑的系统的OP和遍历率的封闭形式的表达式。接下来，两个优化问题被制定为选择IRS的相移，使得（i）OP最小化和（ii）遍历速率最大化。我们使用多值粒子群优化（MPSO）和粒子群优化（PSO）算法来解决优化问题。数值模拟进行研究的OP和遍历率的各种参数的影响。我们还讨论了BS和IRS控制器之间的信令开销。它示出的开销可以减少到$99.69 \%$通过使用统计CSI的相移设计和$5$位来表示的相移，而不显着损害的性能。
2022-11-07 cs.IT math.IT
Reinforcement Learning Assisted Beamforming for Inter-cell Interference Mitigation in 5G Massive MIMO Networks
波束成形是5G大规模多输入多输出（MMIMO）通信中的关键技术，由于无线传输信道（即空气）的性质，MMIMO通信受到许多损害。小区间干扰（ICI）是5G通信由于频率复用技术而面临的主要损害之一。在本文中，我们提出了一种强化学习（RL）辅助的全动态波束成形，用于5G下行链路中的ICI抑制。该算法结合了波束形成技术和全动态Q学习技术，以最小化ICI，并导致一个低复杂度的方法，无需信道估计。性能分析表明，与其他算法相比，该算法在信干噪比（SINR）和计算复杂性方面的服务质量得到了改善。
2021-07-02 cs.AI cs.IT cs.NI
Energy-Efficient Optimization of Multi-User NOMA-Assisted Cooperative THz-SIMO MEC Systems
提出多用户NOMA辅助协作THz-SIMO MEC系统节能方案，通过优化用户配对、波束成形、时间及功率分配，最小化能耗并最大化计算能效。
2023-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
ML Detection in Phase Noise Impaired SIMO Channels with Uplink Training
针对两种不同的情况，即信道是确定的且已知的情况（恒定信道）和信道是随机的且未知的情况（衰落信道），研究了具有相位噪声损伤的训练辅助单输入多输出（SIMO）系统的最大似然（ML）检测问题.此外，两个不同的操作相对于相位噪声源被认为是，即，相同的相位噪声源的情况下，和独立的相位噪声源的情况下，在天线。在所有的情况下，最佳检测器的相位噪声分布的一个非常一般的参数化。此外，高信号噪声比（SNR）的分析表明，符号错误率（SER）地板出现在所有情况下。在相同相位噪声源的情况下（对于恒定信道和衰落信道）的SER本底与天线元件的数量无关。相比之下，当增加天线元件的数量时（对于恒定信道和衰落信道两者），在独立相位噪声源的情况下的SER基底减小。最后，系统模型扩展到多个数据通道的使用，它表明，这些设置的结论是有效的，以及。
2015-10-30 cs.IT math.IT
RIS-Assisted Space Shift Keying with Non-Ideal Transceivers and Greedy Detection
本文提出两种RIS辅助SSK通信模型，考虑非理想收发机硬件损伤，推导错误概率闭式表达式，并通过仿真验证，揭示硬件损伤对系统性能的影响。
2024-11-07 cs.IT eess.SP math.IT
SNR Maximization in Beyond Diagonal RIS-assisted Single and Multiple Antenna Links
针对超对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助的无线链路，提出基于复对称矩阵Takagi分解的信噪比最大化闭式解，可适用于SISO、SIMO和MISO等多种信道场景。
2023-07-20 cs.IT math.IT
Capacity scaling in a Non-coherent Wideband Massive SIMO Block Fading Channel
研究了在单输入多输出（SIMO）块瑞利衰落信道中，当带宽和接收天线数均趋于无穷大，发射功率固定时，相干和非相干信道容量的缩放关系.发射机没有信道状态信息（CSI），而接收机可以具有Genie提供的CSI（相干接收机），或者仅具有信道统计（非相干接收机）。我们的研究结果表明，如果可用带宽小于一个阈值带宽，这是成比例的（最多的领先阶项）的天线数量的平方根，有没有差距的相干容量和非相干容量的容量缩放行为。另一方面，当带宽大于该阈值时，存在容量缩放间隙。由于使用导频符号进行信道估计的可实现速率受到非相干容量约束，这项工作揭示了在具有大量接收天线的系统中的导频辅助相干接收器无法利用高于给定阈值的多余频谱来获得容量增益。
2020-02-20 cs.IT math.IT
Multi-User Detection Based on Expectation Propagation for the Non-Coherent SIMO Multiple Access Channel
本文研究了空间相关瑞利块衰落信道下的非相干单输入多输出（SIMO）多址信道。我们提出了一种新的软输出多用户检测器，计算每个发射信号的近似边缘后验，只使用有关信道分布的知识。我们的检测器是基于期望传播（EP）的近似推理，并在用户数，接收天线数和信道相干时间的多项式复杂度。我们还提出了两个简化的检测器，降低了复杂性。与格拉斯曼信令，所提出的检测器优于一个国家的最先进的非相干检测器与基于投影的干扰缓解。利用导频辅助信令，EP检测器在符号出错率方面优于一些常规的基于相干导频的检测器，包括球形解码器和联合信道估计-数据检测方案。我们的EP为基础的检测器产生准确的近似的真实后，导致高可实现的总和率。当使用它们的软输出用于turbo信道解码器时，根据比特出错率进一步观察这些检测器的增益。
2020-06-03 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface-assisted MU-MISO Systems with Imperfect Hardware: Channel Estimation, Beamforming Design
IRS辅助系统中的大多数工作忽略了收发器硬件和IRS处的不可避免的剩余硬件损伤（HWI）的影响，而任何相关工作仅解决了简单的场景，例如，具有单天线网络节点和/或不考虑IRS处的相位噪声的随机性。在这项工作中，我们的目标是填补这一空白，考虑一个一般的IRS辅助多用户（MU）多输入单输出（MISO）系统，不完美的CSI和相关的瑞利衰落。并行，我们提出了一个通用的计算效率的方法IRS反射波束成形（RB）优化。具体而言，我们介绍了一个有利的信道估计（CE）方法，这样的系统占HWI。此外，我们得出了上行链路可实现的频谱效率（SE）与最大比合并（MRC）接收机，显示三个显着的优点是：1）其封闭形式的表达式，2）它只依赖于大规模的统计，3）它的低训练开销。值得注意的是，通过利用前两个好处，我们实现了执行优化的反射波束形成矩阵（RBM），可以只发生在每几个相干间隔，因此，显着降低了计算成本相比，其他方法，需要频繁的相位优化。在有见地的意见，我们强调，不相关的瑞利衰落不允许优化的SE，这使得应用IRS无效。而且，在描述RBM中的相位失真的相位漂移均匀分布的情况下，IRS的存在没有提供优势。分析结果优于以前的工作，并验证了蒙特卡罗（MC）模拟。
2021-09-04 cs.IT math.IT
Performance Analysis and Optimization for RIS-Assisted Multi-User Massive MIMO Systems with Imperfect Hardware
研究了一种硬件不完善的可重构智能表面（RIS）辅助多用户上行大规模多输入多输出（MIMO）系统。在RIS中，本文考虑了相位噪声，而在基站中，本文考虑了射频损伤和低分辨率模数转换器。本文推导了莱斯衰落信道下各态历经可达速率的封闭形式的近似表达式。对于无限数量的天线和无限数量的反射元件的情况下，渐近数据率推导出提供新的设计见解。推导出的功率缩放定律表明，在保证所需系统性能的同时，当M变为无穷大时，用户的发射功率最多可以按1/M的因子缩小，或者当M和N变为无穷大时，用户的发射功率最多可以按1/（MN）的因子缩小，其中M是天线的数目，N是反射单元的数目。在此基础上，提出了一种基于遗传算法的优化算法，以系统和速率最大化为目标求解相移优化问题。此外，考虑了离散相移的优化问题。最后，数值结果验证了分析结果的正确性。
2022-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Irregular RIS-aided UAV-Assisted Optimization: A Deep Reinforcement Learning Approach
针对无人机辅助RIS通信系统，提出HERA混合能量采集策略与EE-DDPG深度强化学习算法，联合优化资源分配，显著提升能量采集效率并延长无人机运行时间。
2025-10-27 cs.IT math.IT
UAV-Assisted Cooperative & Cognitive NOMA: Deployment, Clustering, and Resource Allocation
协作和认知非正交多址接入（CCR-NOMA）已被认为是克服频谱稀缺问题并支持下一代无线网络中设想的大规模连接的有前途的技术。在本文中，我们研究部署的无人机（UAV）作为中继，公平地服务于大量的二次用户在热点区域。UAV部署算法必须联合考虑用户聚类、信道分配和资源分配子问题。我们提出了一种解决方案，获得用户聚类和信道分配的基础上，最佳的资源分配为一个给定的无人机位置。为此，我们推导出封闭形式的最佳功率和时间分配，并显示它提供了最佳的最大最小公平吞吐量消耗更少的能量和时间比几何规划。基于最优资源分配，还以封闭形式提供了最优覆盖概率，其考虑了信道估计误差、硬件损伤和主网络干扰。最佳的覆盖概率使用建议的最大-最小公平用户聚类和信道分配方法。结果表明，所提出的方法实现了100%的准确性，在超过五个数量级的时间比最佳基准。
2020-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Detection of Permutational Index Modulation for Noncoherent Communications
本文提出一种基于OFDM置换索引调制的大规模SIMO非相干检测方案，利用二次度量排序检测器和统计信道状态信息，以低复杂度实现接近最大似然的误码性能。
2025-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
Effective Rate of RIS-aided Networks with Location and Phase Estimation Uncertainty
可重构智能表面（RIS）是连接到电子电路的平面结构，其可以用于以受控方式操纵电磁信号。通过这样，可以大幅提高信号质量和有效数据率。虽然已经针对各种场景研究了RIS辅助的无线通信的益处，但是网络设计的某些方面，诸如覆盖、RIS的最佳布置等，通常需要复杂的优化和数值模拟，因为难以预测可达到的有效速率。在存在相位估计误差或位置不确定性的情况下，这个问题变得更加困难，如果忽略相位估计误差或位置不确定性，则可能导致显著的性能下降。考虑接收机随机分布在一个环形的RIS辅助无线网络中，本文主要研究考虑上述损害的有效速率。此外，精确的封闭形式的有效速率的表达式中导出Meijer的$G$函数，这（i）揭示了位置和相位估计的不确定性，应充分考虑在无线网络中的RIS的部署;和（ii）有利于未来的网络设计和性能预测。
2021-12-17 cs.IT eess.SP math.IT
