Reconfigurable Intelligent Surfaces for Future Wireless Networks: A Channel Modeling Perspective
虽然研究人员已经将目光投向了2030年的未来无线网络，但通过可重构智能表面（RIS）进行通信似乎是6G无线网络的潜在支持技术之一。本文旨在通过一种新的信道建模方法以及一种用于RIS授权毫米波通信系统的新软件工具，阐明RIS在未来无线系统中的潜在用例。本文提出并上线的开源、用户友好、应用广泛的SimRIS信道模拟器2.0版本表明，RIS将在特定的用例和通信环境下工作。还讨论了未来潜在的研究方向，以弥合理论和实践之间的差距，为6G无线网络标准化的RIS授权系统。
2021-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Sensing: Applications and Design Issues
智能反射面（IRS）是一种新兴技术，它通过巧妙地调节大量无源反射元件的信号反射，能够显著提高无线通信的性能。另一方面，随着无处不在的无线设备和周围的射频信号，无线传感已成为下一代/6 G无线网络的一个有前途的新应用。通过协同低成本的IRS和肥沃的无线传感应用，本文提出了一种新的IRS辅助传感模式，以提高无线传感的性能成本效益。首先，我们提供了一个无线传感应用的概述和利用IRS克服其在实际情况下的性能限制的新机会。接下来，我们讨论了基于三种方法的IRS辅助传感方案，即被动传感、半被动传感和主动传感。我们比较了它们在性能、硬件成本和实现复杂性方面的优缺点，并概述了它们的主要设计问题，包括IRS部署、信道捕获和反射设计以及传感算法。最后，数值结果表明IRS的巨大潜力，提高无线传感精度和优越的性能相比，其他计划的IRS主动传感。
2023-02-12 cs.IT eess.SP math.IT
Iterative Power Control for Wireless Networks with Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）是一种新的范例，通过明智的部署和对齐，可以实现更有利的传播环境和更好的无线网络设计。因此，它们可以为下一代无线系统提供许多潜在的好处，包括改善覆盖范围，更好的干扰管理甚至安全性。在本文中，我们考虑一个上行链路的下一代无线系统，每个用户的协助与RIS。我们研究了这种分布式RIS辅助无线网络中的上行链路功率控制问题。具体来说，我们的目标是最小化总上行链路发射功率的所有用户受到每个用户的可靠通信要求在基站的功率，接收机滤波器和RIS相位矩阵的联合设计。我们提出了一种迭代功率控制算法，结合逐次凸逼近技术来解决非凸相位约束的问题。数值结果表明，分布式RIS援助导致上行链路功率节省时，直接链路是弱的。
2022-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Wireless Communication Systems Assisted by Large Intelligent Surfaces
本文研究了大型智能表面辅助下的无线通信系统的信道估计问题。由于辅助信道的特点，所研究系统的信道估计（CE）问题表现为一个有约束的估计误差最小化问题，这与传统的CE问题不同。拉格朗日乘子和双ascent为基础的估计方案，然后设计，以获得一个封闭的形式的解决方案的估计迭代。此外，还给出了系统性能评估的Cramer-Rao下界。仿真结果表明，在低信噪比条件下，与最小二乘法相比，所设计的方法可以提高估计精度达18%。
2019-11-06 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Multi-Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered THz Wireless Systems
在本文中，我们介绍了一个理论框架，分析性能的多可重构智能表面（RIS）授权太赫兹（THz）无线系统受到湍流和随机光束失调。更详细地说，我们提取了一个封闭形式的表达式的中断概率，量化的湍流和未对准的联合影响，以及收发器的硬件缺陷的影响。我们的研究结果强调了在评估多RIS授权的THz无线系统的性能时准确建模湍流和未对准的重要性。
2022-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Intelligent Reconfigurable Surface-Based Wireless Communications Using QAM Signaling
智能可重构表面（IRS）被视为6G无线网络的一项有前途的技术。IRS可以重新配置无线传播环境，从而显著改善无线通信的性能。在本文中，我们分析了带宽有效的正交幅度调制（QAM）技术在瑞利衰落信道下的IRS辅助无线通信的性能。推导了矩形QAM、方形QAM和交叉QAM方案的通用平均符号出错率（ASER）的新的封闭形式表达式。此外，简化表达式的ASER为低信噪比（SNR）和高SNR区域，这是有用的分析提供见解。我们全面分析了调制参数和所采用的IRS元件的数量的影响。我们还通过模拟验证了我们的理论结果。我们的研究结果表明，采用IRS显着提高ASER性能相比，加性高斯白噪声信道在低信噪比制度。因此，IRS辅助的无线通信可以是用于诸如物联网（IoT）的各种低功率通信应用的有希望的候选者。
2020-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation in Wireless Networks Assisted by Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）最近吸引了广泛的兴趣，由于他们的能力，调谐无线传播环境，以提高系统性能的无线网络。本文研究了RIS辅助下的多用户单小区无线网络。首先，对于单用户系统的特殊情况，示出了三种可能的方法，以便相对于在基站处使用的波束形成器和RIS相移来优化信噪比。然后，对于多用户系统，假设信道匹配波束成形，相对于基站发射功率和RIS相移配置，跨用户的下行链路信号与干扰加噪声比的几何平均值被最大化。数值结果表明，所提出的方法是有效的，大大提高了所考虑的系统的性能。
2020-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
On the Ergodic Secrecy Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Systems Under Mixture Gamma Fading
本文提出了一种量化评估的物理层安全能力的可重构智能表面（RIS）辅助无线系统下窃听。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达式遍历保密容量（ESC），是适应不同类型的衰落和RIS大小。假设发射机（TX）和RIS，RIS和合法接收机以及TX和窃听者之间的信道遵循独立的混合伽马（MG）分布。请注意，MG能够建模各种各样的众所周知的分布，包括高斯分布，瑞利分布，Nakagami-m分布，莱斯分布等。结果表明，随着RIS规模的增加，虽然合法链路的分集阶数增加，ESC增益下降。
2023-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Stacked Intelligent Metasurfaces for Wireless Communications: Applications and Challenges
本文概述了堆叠智能超表面（SIMs）技术及其在无线通信中的应用，探讨了其在波域实现发射波束成形、语义编码和信道估计的潜力，并指出了部署该技术面临的关键挑战。
2025-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces and Metamaterials: The Potential of Wave Propagation Control for 6G Wireless Communications
无线通信网络的未来6 G将不得不满足日益苛刻水平的多种要求，无论是单独还是以小组组合的方式。这种趋势刺激了最近的收发器硬件架构和新的无线连接概念的研究活动。在新兴的无线硬件体系结构中，有可重构智能表面（RIS），其是具有集成电子电路的人造平面结构，所述集成电子电路可以被编程以在各种各样的功能中操纵输入的电磁（EM）场。在无线网络中嵌入RISs是一种革命性的手段，可以将任何自然的被动无线通信环境转变为主动环境。这可以通过将成本有效且易于涂覆的RI部署到环境的物体（例如，建筑物立面和室内墙壁/天花板），从而为各种无线联网目标的范围提供增加的环境智能。在本文中，我们首先提供了一个简短的历史波传播控制的光学和声学，并概述了两个代表性的室内无线试验在2.47 GHz的空间电磁调制与无源离散RIS。第一次试验可以追溯到2014年，展示了高度精确的时空聚焦和调零的可行性，而最近的第二次试验表明，无源RISs可以丰富多径散射，从而实现吞吐量提升的通信链路。出于对智能电磁波传播调制的RIS潜力的最新研究兴奋，我们描述了RIS硬件架构的现状，并提出了RIS设计和RIS授权的6 G无线通信的关键开放挑战和未来的研究方向。
2020-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunistic Reflection in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Wireless Networks
本文研究多RIS辅助无线网络的多址协议设计，提出OMUR方法，通过选择最佳用户作为锚点优化RIS并同步非正交传输信号，简化版利用随机相移规避信道估计复杂性。
2023-09-12 cs.IT eess.SP math.IT
3D Beamforming in Reconfigurable Intelligent Surfaces-assisted Wireless Communication Networks
可重构智能表面（RIS）或智能反射表面（IRS）是可以部署在无线环境中的各个地方以使这些环境可控和可重构的元表面。在本文中，我们调查的问题，使用3D波束赋形的RIS授权的无线网络，并提出了一个新的方案，提供更多的自由度在设计和部署基于RIS的网络。在所提出的方案中，一个基站（BS）配备了一个全维阵列的天线优化其在三维空间中的辐射模式，以最大限度地提高接收信号的信噪比在一个目标用户。我们还研究了RIS接收信号的入射角对其反射特性的影响，并找到了这个角度与BS天线阵列的倾斜角和仰角之间的关系。用户从RIS的反射路径以及从BS的直接路径接收信号，这两者都取决于BS天线阵列的倾斜角和仰角。这些角度以及RIS元件的相移被联合地数值优化。我们的仿真结果表明，使用具有优化相移和辐射角的RIS辅助3D波束成形可以显着提高无线网络的性能。
2020-01-18 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Sensing for Scene Depth Estimation
当前的场景深度估计方法主要依赖于光学感测，其带有隐私问题并且遭受对于遥远的、有光泽的和透明的表面/对象的估计模糊性。可重构智能表面（RISs）提供了一种使用低成本和高能效架构来采用大量天线的途径。这具有实现具有高空间分辨率的RIS辅助无线传感的潜力。在本文中，我们建议采用RIS辅助无线传感系统的场景深度估计。我们开发了一个全面的框架，用于使用RIS辅助毫米波传感系统构建准确的深度图。在这个框架中，我们提出了一个新的RIS交互码本能够创建一个感测网格的反射光束，满足高效的场景深度图建设的理想特性。使用所设计的码本，对接收到的信号进行处理以构建高分辨率深度图。仿真结果将所提出的解决方案与基于RGB的方法进行了比较，并突出了在场景深度感知中采用RIS辅助毫米波传感的前景。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
On the physical layer security capabilities of reconfigurable intelligent surface empowered wireless systems
针对RIS赋能无线系统，将各链路建模为MG随机变量，推导零保密容量概率、信息泄露概率及完整/部分CSI下的平均保密速率。
2023-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Wireless Communication: Modeling and Channel Estimation
最近完成的5G新无线电标准是几种尖端技术的结果，包括大规模多输入多输出（MIMO），毫米波（mm）通信和网络致密化。然而，这些技术面临两个主要的实际限制1）缺乏对无线信道的控制，以及2）无线接口的高功耗。为了满足绿色和可持续的未来蜂窝网络的需求，已经出现了使用智能反射表面（IRS）重新配置无线传播环境的概念。IRS由大量低成本的无源天线组成，这些天线可以巧妙地反射入射的电磁波以提高性能。本文着眼于对IRS的反射无线电概念的演变，概述了IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）通信模型，并讨论了它如何区别于传统的多天线通信模型。我们提出了一个最小均方误差（MMSE）的信道估计协议的设计和分析的IRS辅助系统。在2.5 GHz的工作频率的性能评估结果，以说明所提出的系统的效率。
2019-12-13 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Networks: From Single-Reflection to Multi-Reflection Design and Optimization
智能反射面（IRS）是无线通信网络中一种很有前途的技术。通过动态调谐大量无源元件的反射幅度/相移，IRS实现了灵活的无线信道控制和配置，从而显著提高了无线信号传输速率和可靠性。尽管有大量关于设计和优化各种IRS辅助的无线系统的文献，但现有工作主要集中在仅通过一个或多个IRS来增强具有单个信号反射的无线链路，这可能不足以在一些恶劣的传播条件（例如，具有密集堵塞物/障碍物的室内环境）。这个问题可以通过采用两个或更多个IRS来协助每个无线链路并联合利用它们的单个以及多个信号反射来解决。然而，所得到的双/多IRS辅助的无线系统面临更复杂的设计问题，以及新的实际挑战的实现相比，传统的单IRS对应，在IRS反射优化，信道获取，以及IRS部署和关联/选择。因此，一个新的范例，设计多IRS合作被动波束形成和联合主动/被动波束路由要求创新的设计方法和优化方法。在本文中，我们给出了多IRS辅助无线网络的教程概述，重点是解决由于多IRS信号反射和路由的新挑战。并指出了今后值得研究和探索的重要方向。
2022-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizations with Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs) in 6G Wireless Networks: Power Control, Quality of Service, Max-Min Fair Beamforming for Unicast, Broadcast, and Multicast with Multi-antenna Mobile Users and Multiple IRSs
智能反射表面（IRSs）最近受到了广泛关注，并且被设想用于促进6 G通信网络。在本文中，无线通信IRS单元的辅助下，我们制定了优化问题的功率控制下的服务质量（QoS）和最大-最小公平QoS下的三种业务模式从基站（BS）到移动用户（MU）：单播，广播和组播。通过联合设计BS的发射波束形成和IRS的相移矩阵来实现优化。对于QoS下的功率控制，文献中现有的IRS研究仅针对单播设置，而没有IRS工作考虑了最大最小公平QoS。此外，我们将上述优化研究扩展到多天线移动用户或/和多个智能反射表面的新设置。对于所有上述优化，我们提供了详细的分析，提出有效的算法。总之，我们提出了一个全面的研究优化问题，包括功率控制，QoS和公平性的无线网络增强IRS。
2019-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Wireless Communications: Overview of Hardware Designs, Channel Models, and Estimation Techniques
未来第六代（6G）无线通信网络的苛刻目标已经刺激了最近对用于无线连接的新型材料和射频前端架构以及革命性通信和计算范例的研究工作。在6G的先驱候选技术中，有一种是可重构智能表面（RISs），它是一种人工平面结构，具有集成电子电路，可以通过编程来操纵各种功能的入射电磁场。在无线网络中部署RISs最近被提倡为将任何无线信号传播环境转换为动态可编程环境的革命性手段，旨在用于各种联网目标，例如覆盖范围扩展和容量提升，具有能量效率和保密性的时空聚焦以及低电磁场暴露。出于最近在该领域的RIS和随之而来的开创性的概念，RIS使智能无线环境的兴趣越来越大，在本文中，我们概述和分类的RIS硬件架构的最新进展，以及最新的发展在建模的RIS单元元素和RIS授权的无线信号传播。我们还提出了一个全面的概述的信道估计方法的RIS授权的通信系统，这构成了一个先决条件的一步，在未来的无线网络中的RIS的优化纳入。最后，我们讨论了RIS技术在最新无线通信标准中的相关性，并强调了RIS技术的当前和未来标准化活动以及随之而来的RIS授权无线网络方法。
2022-03-07 cs.IT eess.SP math.IT
Communication Models for Reconfigurable Intelligent Surfaces: From Surface Electromagnetics to Wireless Networks Optimization
可重构智能表面（RIS）是一种设计用于动态控制电磁波的平面结构。在无线通信中，RISs最近已经成为一种很有前途的技术，用于通过近乎被动的信号变换来实现可编程和可重构的无线传播环境。借助RIS，无线环境成为需要优化的网络设计参数的一部分。在本教程中，我们将重点关注RIS的通信模型。首先，我们回顾了在无线通信和网络中最常用的用于分析和优化RISs的通信模型，并详细说明了它们的优点和局限性。然后，我们集中在模型的RISs是基于表面阻抗的不均匀表，并提供一个循序渐进的教程制定电磁一致的分析模型，优化表面阻抗。局部和全局设计之间的差异进行了讨论，并通过坡印亭矢量的表面功率效率和再辐射功率通量解析制定。最后，借助于数值结果，我们讨论了如何通过使用具有零电阻的局部无源RISs（即，不均匀的电抗边界，没有局部功率放大），即使对于大的反射角和高的功率效率。
2022-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
System-level Simulation of Reconfigurable Intelligent Surface assisted Wireless Communications System
可重构智能表面（RIS）是一种利用元表面将信号从源节点反射到目的节点的新兴技术。通过智能地重新配置超表面的电磁（EM）特性和调整反射无线电波的EM参数，RIS可以将不可控的传播环境变成人工可重构的空间，从而可以显着增加通信容量并改善系统的覆盖范围。在本文中，我们研究了远场信道中的视线（LOS）传播占主导地位。我们提出了一个天线模型，可以表征现实RIS元素的辐射模式，并考虑通过RIS从两跳路径接收的信号功率。各种场景和参数下的网络性能的系统级仿真。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Grouping Strategy for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Wireless Communications
可重构智能水面（RIS）辅助通信系统的信道估计开销可能是过高的。先前的工作已经通过仿真证明，分组相邻RIS元件可以帮助减少导频开销并提高可实现的速率。在本文中，我们提出了一个分析研究RIS元素分组。我们推导出一个紧密的封闭形式的上限的可实现的速率，然后最大限度地提高它相对于组的大小。我们的分析表明，更粗粒度的分组是很重要的，当信道相干时间低（高流动性的情况下）或发射功率大。我们还表明，最佳分组可以产生显着的性能改善简单的“开-关”RIS元件开关计划，最近被认为是。
2021-11-20 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface: Design the Channel -- a New Opportunity for Future Wireless Networks
在本文中，我们调查国家的最先进的研究成果，在新兴领域的可重构智能表面（RIS），鉴于其潜在的显着性能增强下一代无线通信网络通过适应传播环境。重点放在几个方面的门未来的网络部署的商业可行性。全面总结了实际的硬件设计考虑和人工智能技术的广泛影响，深入展望了系统模型，用例和物理层优化技术的突出方面。
2020-10-14 cs.IT cs.NI eess.SP
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
Optical Wireless Communications Using Intelligent Walls
本章探讨了将智能反射表面（IRS）或智能墙集成到光无线通信（OWC）系统中，通过改变IRS的电磁响应来控制光信号传播并实现关键性能指标，并展示了IRS辅助的室内LiFi系统案例及未来研究方向。
2023-04-08 cs.ET cs.IT eess.SP
Aerial Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
在本文中，我们提出并研究了一个空中可重构智能表面（aerial-RIS）辅助无线通信系统。具体而言，考虑到实际的复合衰落信道，我们的特点是空到地（A2 G）的Namkagami-m小尺度衰落和逆伽马大尺度阴影的链接。为了研究所提出的系统的延迟限制性能，我们推导出一个紧密的近似封闭形式的表达式的端到端中断概率（OP）。接下来，考虑到移动环境中，性能分析是棘手的，我们依靠机器学习为基础的性能预测来评估的移动空中RIS辅助系统的性能。具体来说，考虑到空中RIS的三维（3D）空间运动，我们建立了一个深度神经网络（DNN）来准确预测OP。（i）衰落和遮蔽条件对OP具有强烈影响，（ii）随着反射元件的数量增加，空中RIS实现更高的能量效率（EE），以及（iii）空中RIS辅助系统优于传统中继系统。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Randomized Control of Wireless Temporal Coherence via Reconfigurable Intelligent Surface
本文提出利用可重构智能表面（RIS）随机控制无线信道相干时间，建立离散时变信道模型，并给出可动态调整相干块样本数的灵活块衰落框架。
2023-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible Intelligent Metasurface for Enhancing Multi-Target Wireless Sensing
本文研究了柔性智能超表面（FIM）对多目标无线感知性能的提升作用，提出一种块坐标下降算法，通过联合优化发射协方差矩阵和FIM表面形状来最大化目标位置探测信号累积功率，显著提升了感知性能。
2025-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Wireless Communication Systems Assisted by Fluid Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究流体可重构智能表面（FRIS）辅助的无线通信系统性能，通过推导端到端信道统计行为、中断概率和遍历容量，证明FRIS能显著提升链路可靠性和频谱效率。
2025-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Feedback for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Wireless Communications
可重构智能表面（RIS）由于能够智能地改变无线传播环境而受到广泛关注。信道反馈在频分双工（FDD）RIS辅助的无线通信中是必不可少的，因为下行链路信道状态信息（CSI）需要由基站（BS）从用户设备（UE）获取以用于BS和RIS处的联合波束成形。在本文中，我们利用RIS信道的单结构稀疏性，这意味着不同用户的稀疏角域信道共享相同的结构稀疏性只在列维，但不是在行维。基于这一特性，我们提出了一种低开销的降维信道反馈方案。具体地，可以用结构化信息和非结构化信息来表示下行链路CSI。根据单结构稀疏性，多用户信道的结构化信息可以由一个用户反馈给基站，而非结构化信息可以由不同的用户分别以很低的开销反馈给基站。此外，通过利用角度相干时间，可以进一步减少每个用户的开销，同时仍然可以保证接近最优的性能。仿真结果表明，与传统方法相比，该方案可减少80%的信道反馈开销。
2020-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Designing Wireless Powered Networks assisted by Intelligent Reflecting Surfaces with Mechanical Tilt
在本文中，我们提出了一个公平意识的速率最大化方案的无线供电通信网络（WPCN）的智能反射表面（IRS）的协助下。该方案结合了基于时分多址（TDMA）和（机械）角位移的IRS的用户调度。每个能量收集用户（EHU）具有用于能量收集和信息传输的具有优化持续时间的专用时隙，而IRS的相位矩阵被调整以将其波束聚焦到特定EHU。该方案利用IRS信道路径损耗对IRS和节点视线之间的角度的基本依赖性，这在文献中经常被忽视。此外，网络设计可以针对大量IRS单位单元进行优化，这不是计算密集型最先进方案的情况。事实上，只有当IRS单元小区的数量至少为几千时，EHU才能在距基站（BS）几十米的实际距离处实现显著的速率。
2021-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
State of the Art on Stacked Intelligent Metasurfaces: Communication, Sensing and Computing in the Wave Domain
本文综述无线通信领域堆叠智能超表面（SIM）的最新研究进展，SIM作为利用可重构超表面的新兴技术，可在单一平台集成通信、传感与计算。
2024-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Surfaces Empowered Wireless Network: Recent Advances and The Road to 6G
本文全面综述了智能表面辅助无线网络的最新进展，涵盖6G预期用例、标准化活动、基于反射的IS设计问题与解决方案，以及先进IS架构的挑战。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Self-Sustainable Active Reconfigurable Intelligent Surfaces for Anti-Jamming in Wireless Communications
针对主动RIS抗干扰部署受外部供电限制的问题，提出基于TD-SWIPT从基站信号收集能量的自维持结构，并联合优化发射与反射波束成形以提升可达速率和抗干扰性能。
2024-06-12 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Beamforming for MISO Communications via Intelligent Reflecting Surfaces
通过智能反射表面（IRSs）的无线通信已经受到学术界和工业界的相当大的关注。特别地，IRS能够利用通常低成本的无源设备来创建有利的无线传播环境。虽然在文献中已经研究了各种IRS辅助的无线通信系统，但到目前为止，还没有很好地理解这种系统的最佳设计。本文研究了IRS辅助的单用户多输入单输出（MISO）通信。为了最大限度地提高频谱效率，提出了一种分支定界（BnB）算法，分别在接入点（AP）和IRS处获得有源和无源波束形成器的全局最优解。仿真结果证实了在无线系统中部署IRS的有效性。此外，以所提出的最优BnB算法为性能基准，现有的设计算法的最优性进行了研究。
2020-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Analysis of Reconfigurable Intelligent Surfaces for Indoor and Outdoor Applications in Future Wireless Networks
可重构智能表面（RIS）授权通信是有前途的6 G技术之一，其允许通过使用人造表面操纵冲击波将无线信道转换为智能发射实体。在本文中，使用RIS的潜在好处进行了调查，为室内/室外设置和各种频段（从6 GHz以下的毫米波）。首先，一个一般的系统模型与一个单一的RIS被认为是和总的反射元素的数量上的概率分布的接收信噪比和错误性能的影响进行了研究，在莱斯衰落。同样对于这种情况下，路径损耗指数进行了分析，考虑经验路径损耗模型。此外，传输模型与多个RIS的室内和室外非视距（NLOS）的情况下开发和分析。传统的RIS选择策略也集成了系统配备了多个RIS的第一次。通过大量的仿真，它表明，RIS辅助系统提供了有前途的解决方案，室内/室外的情况下，在各种工作频率，并表现出显着的结果，即使在系统的缺陷，如有限的范围相位调整和不完善的信道相位估计在RIS的错误性能和可实现的数据率。
2020-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
A Survey of Intelligent Reflecting Surfaces (IRSs): Towards 6G Wireless Communication Networks
智能反射表面（IRS）可调整无线环境以提高频谱和能源效率。鉴于IRS概念作为6 G无线通信的一种有前途的技术最近受到了广泛关注，本文对IRS进行了综述。具体来说，我们将最近的IRS研究分类如下。对于IRS辅助通信，总结包括容量/数据速率分析、功率/频谱优化、信道估计、基于深度学习的设计和可靠性分析。然后，我们审查IRS的实现，以及使用IRS在安全通信，终端定位，和其他新的应用。我们进一步确定了IRS的未来研究方向，并设想IRS技术在6 G通信网络中发挥关键作用，类似于5G网络中的大规模多输入多输出。作为对IRS的及时总结，我们的工作将对研究6 G网络IRS的研究人员和从业人员感兴趣。
2019-11-02 cs.IT cs.NI eess.SP
Throughput Maximization for Active Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Powered Communications
本文考虑了一种有源智能反射面（IRS）辅助的无线供电通信网络（WPCN），其中设备首先采集能量，然后将信息传输到混合接入点（HAP）。与现有的被动IRS辅助的WPCN的工作不同，这是第一次在WPCN中引入主动IRS。为了保证公平性，将该问题转化为一个放大的功率受限加权和吞吐量（WST）最大化问题，交替采用逐次凸逼近技术和分式规划求解.为了平衡性能和复杂度的折衷，在活动IRS处考虑三种波束形成设置，即用户自适应IRS波束形成、上行链路自适应IRS波束形成和静态IRS波束形成。数值结果表明，在WPCN中采用有源IRS的显着优势和动态IRS波束形成的好处。具体而言，它被发现，相比于被动IRS，有源IRS不仅大大提高了WST，而且更节能，可以显着扩大传输覆盖范围。此外，与被动IRS的对称部署策略不同，更优选的是将主动IRS部署在设备附近。
2022-01-11 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Wireless Communications Considering Doppler Effect
在可重构智能表面（RIS）辅助的无线系统中，信道状态信息在实现RIS性能增益方面起着关键作用。由于多普勒效应，移动性使得精确的信道估计（CE）更具挑战性。在这封信中，我们提出了两个实用的宽带CE计划，将多普勒频移调整（DSA）的多径和单径传播环境，分别为无源反射元件的RIS辅助通信。对于多径场景，首先执行普通CE，假设准静态信道，然后通过联合RIS反射模式选择和频域与时域之间的变换来实现DSA。与原始CE所需的符号数量相比，所提出的CE只需要多一个符号，其产生的额外开销可以忽略不计。针对毫米波和太赫兹系统特别适用的单路情况，利用RIS处阵列因子的形式，设计了一种新的低复杂度CE方法.仿真结果表明，所提出的算法具有较高的CE准确性和可达速率，具有较低的复杂度，并优于典型的基准方案。
2021-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond 5G Wireless Localization with Reconfigurable Intelligent Surfaces
5G无线电定位利用角度和延迟信息，凭借增加的带宽和大型天线阵列。当大型阵列嵌入表面时，它们可以被动地将电磁波引导到空间的首选方向。可重构智能表面（RIS）被视为变革性的“超越5G”技术，因此可以控制物理传播环境。鉴于这样的RIS主要用于通信目的，到目前为止，我们在这里的状态和分析的RIS辅助下行链路定位问题，从费舍尔信息的角度。然后，在此分析的基础上，我们提出了一个两步优化方案，选择最佳的RIS组合被激活，并控制其组成元素的相位，以提高定位性能。初步的模拟结果显示，与自然散射相比，覆盖范围和准确度的增益，同时指出在低信噪比（SNR）和路径间干扰方面的局限性。
2020-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Wireless Communications with Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces
研究了具有分布式可重构智能表面（RISs）的无线通信网络的资源分配问题。在该网络中，多个RIS在空间上分布为无线用户服务，通过动态控制每个RIS的开关状态以及优化RIS的反射系数矩阵，使网络的能量效率最大化。该问题是一个发射波束形成和RIS控制的联合优化问题，其目标是在用户最小速率约束下最大化能量效率。针对该问题，分别针对单用户和多用户情况提出了两种迭代算法。对于单用户的情况下，相位优化问题的解决，使用逐次凸逼近方法，它承认在每一步的封闭形式的解决方案。此外，最佳的RIS开关状态，通过使用对偶方法获得。针对多用户情况，提出了一种低复杂度的贪婪搜索方法来解决RIS开关优化问题。仿真结果表明，与传统的RIS方案和放大转发中继方案相比，该方案在单用户和多用户情况下的能量效率分别提高了33%和68%.
2020-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
A Survey on Channel Estimation and Practical Passive Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Communications
智能反射表面（IRS）通过实时数字控制经由大量无源反射元件的信号反射，已经成为实现用于无线通信的智能和可重构无线电环境的关键使能技术。传统的无线通信技术只能适应动态无线信道，但对动态无线信道没有或有限的控制，与之不同的是，IRS提供了一种新的和具有成本效益的手段，以主动的方式对抗无线信道损伤。然而，尽管IRS具有巨大的潜力，但在其有效集成到无线通信系统中，特别是在各种实际硬件约束下的信道估计和无源波束形成设计方面，IRS面临着新的和独特的挑战。在本文中，我们提供了一个全面的调查最新的研究在IRS辅助无线通信，重点是有前途的解决方案，以解决实际的设计问题。此外，我们讨论了新的和新兴的IRS架构和应用程序，以及他们的实际设计问题，以激励未来的研究。
2022-02-01 cs.ET cs.IT eess.SP
Performance Evaluation for Subarray-based Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
本文研究子阵列方案对RIS辅助无线通信系统频谱效率和能量效率的影响，推导遍历频谱效率上界并提出最优相移设计，解析评估其对能量效率的作用。
2023-09-22 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Communications with Reconfigurable Intelligent Surface: Path Loss Modeling and Experimental Measurement
由可调单元构成的可重构智能表面（RISs）由于其操纵电磁波的优异能力而引起了人们的广泛关注。特别地，通过适当地编程RIS的单位单元的反射系数，RIS辅助的无线通信具有以成本有效和能量有效的方式实现显著的性能改进和覆盖增强的巨大潜力。本文通过研究RISs的物理和电磁特性，针对不同的场景，建立了RISs辅助无线通信的自由空间路径损耗模型。所提出的模型，首先通过大量的仿真结果进行验证，揭示了自由空间路径损耗的RIS辅助无线通信和从发射机/接收机到RIS的距离之间的关系，RIS的大小，RIS的近场/远场效应，以及天线和单元格的辐射模式。此外，三个制造的RIS（元表面）被用来进一步证实的理论研究结果，通过在微波消声室进行的实验测量。测量结果与建模结果吻合较好，验证了所提出的RIS自由空间路径损耗模型的有效性，为该领域的进一步理论研究和实际应用奠定了基础。
2020-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Hybrid Offloading for Backscatter-Assisted Wirelessly Powered MEC with Reconfigurable Intelligent Surfaces
研究了一种基于无线能量传输（WPT）的后向散射移动边缘计算（MEC）网络，该网络具有可重构智能表面（RIS），无线设备（WD）可以在后向散射通信（BC）和主动传输（AT）模式之间切换，卸载任务比特并获取能量.我们利用RIS来最大限度地提高能源效率（EE）。为此，我们优化了时间/功率分配、本地计算频率、执行时间、后向散射系数和RIS相移。这个目标导致了具有冲突目标的多目标优化问题（MOOP）。因此，我们同时最大化系统吞吐量和最小化能源消耗通过切比雪夫方法，转化为两个单目标优化问题（SOOP）。对于吞吐量最大化，我们利用交替优化（AO）产生两个子问题。对于第一个，我们推导出封闭形式的资源分配。对于第二个，我们设计的RIS相移通过半定松弛，凸函数编程的差异，优化最小化技术，和一个惩罚函数，强制执行一个秩一的解决方案。对于能量最小化，我们推导出封闭形式的资源分配。我们展示了几个基准的收益。例如，使用$20$元件RIS，EE可以高达3（Mbits/Joule），比无RIS的情况（仅实现2（Mbits/Joule））提高了150%。
2022-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Configuring an Intelligent Reflecting Surface for Wireless Communications
IEEE信号处理协会很自豪地宣布第八届信号处理杯：一个令人兴奋的挑战，控制无线传播环境使用智能反射表面。智能反射表面是超材料的二维阵列，其与电磁波的相互作用可以被控制，通过调整表面上的阻抗变化。这些表面可能用于第六代（6G）移动技术中，将无线信号从发射器引导到接收器，以提高通信性能。挑战的目标是根据从空中信令阶段接收到的信号来表征智能反射表面的行为，并开发控制算法来配置表面以帮助无线通信。
2021-06-07 eess.SP
Pathloss modeling of reconfigurable intelligent surface assisted THz wireless systems
针对可重构智能表面（RIS）辅助太赫兹（THz）无线系统，提出了一种解析路径损耗模型。具体而言，该模型适应太赫兹链路和RIS的特殊性。最后，我们推导出一个封闭形式的表达式，返回每个RIS反射单元的最佳相移。推导出的路径损耗模型通过广泛的电磁仿真进行验证，并有望在RIS辅助太赫兹无线系统的设计中发挥关键作用。
2021-02-17 eess.SP
Wireless 2.0: Towards an Intelligent Radio Environment Empowered by Reconfigurable Meta-Surfaces and Artificial Intelligence
我们介绍“无线2.0”：下一代无线通信网络，通过利用可重构元表面和人工智能（AI）等新兴技术，无线电环境变得可控、可编程和智能。本文特别强调了基于人工智能的计算方法，并从可重构元表面的智能无线电环境的概念概述开始。稍后，我们将详细介绍数据管理方面，通过示例进行监督学习的要求，以及通过行为进行学习的强化学习（RL）范式。最后，我们强调了许多开放的挑战和研究方向。
2020-02-23 cs.NI eess.SP
Towards an Intelligent Edge: Wireless Communication Meets Machine Learning
University of Hong Kong（香港大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
最近人工智能（AI）的复兴正在彻底改变科学和技术的几乎每一个分支。鉴于无处不在的智能移动设备和物联网（IoT）设备，预计大多数智能应用将部署在无线网络的边缘。这一趋势引起了人们对实现“智能边缘”的强烈兴趣，以支持各种边缘设备上支持AI的应用程序。边缘学习是无线通信和机器学习两个学科交叉的一个新的研究领域。边缘学习的一个主要主题是克服每个边缘设备上有限的计算能力和有限的数据。这是通过利用移动边缘计算（MEC）平台并利用分布在大量边缘设备上的海量数据来实现的。在这样的系统中，从分布式数据中学习和边缘服务器与设备之间的通信是两个关键的耦合方面，它们的融合带来了许多新的研究挑战。本文倡导一套新的边缘学习无线通信设计原则，统称为学习驱动通信。提供了说明性的例子来证明这些设计原则的有效性，并确定了独特的研究机会。
2018-09-02 cs.IT cs.LG cs.NI
Communication-Efficient Edge AI Inference Over Wireless Networks
School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学信息科学与技术学院）
鉴于智能设备的快速增长，预计大量高风险人工智能（AI）应用，例如，无人驾驶飞机、自动驾驶汽车、触觉机器人，将在不久的将来部署在无线网络的边缘。因此，智能通信网络将被设计为利用先进的无线技术和边缘计算技术来支持各种终端设备上的AI应用，这些终端设备具有有限的通信、计算、硬件和能源资源。在本文中，我们将介绍在网络边缘有效部署模型推理的原则，以提供低延迟和节能的AI服务。这包括用于低延迟设备分布式模型推理的无线分布式计算框架以及用于节能边缘协作模型推理的无线协作传输策略。通过智能反射面建立智能无线电传播环境，进一步提高了边缘推理系统的通信效率。
2020-04-28 cs.IT cs.LG eess.SP
Ergodic capacity analysis of reconfigurable intelligent surface assisted wireless systems
提出了一种评估可重构智能表面（RIS）辅助系统遍历能力的分析框架。此外，提供了用于EC的高信噪比和高数目的反射单元（RU）近似。最后，研究了RIS配备单个RU的特殊情况。我们的分析是通过各自的蒙特卡罗模拟，突出了所提出的框架的准确性进行验证。
2020-08-05 eess.SP
Intelligent Spectrum Learning for Wireless Networks with Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）通过适当的相移反射期望信号，是一种提高无线通信可靠性的有效技术。然而，撞击RIS的预期信号通常与干扰信号混合，干扰信号通常是动态的和未知的。具体地，接收到的信号与干扰加噪声比（SINR）可能被从源自非预期用户的RI反射的信号降级。为了解决这个问题，我们引入了智能频谱学习（ISL）的概念，它在RIS控制器中使用经过适当训练的卷积神经网络（CNN）来帮助RIS直接从入射信号中推断干扰信号。通过利用ISL，提出了一种分布式控制算法，通过动态配置RIS元件的活动/非活动二进制状态来最大化接收SINR。仿真结果验证了深度学习提供的性能改进，并证明了所提出的ISL辅助方法的优越性。
2021-03-02 eess.SP
Intelligent-Metasurface-Assisted Full-Duplex Wireless Communications
有限的射频频谱是无线通信系统设计中的一个基本因素。无线设备和系统数量的不断增加导致了拥挤的频谱，并增加了对通用和多功能全双工无线装置的需求。最近，动态和智能元表面被探索作为一个突出的技术解决方案，以当前的频谱稀缺的范例，机会主义地与各种用户共享频谱。智能元表面是一种动态的、超紧凑的、多功能的、可编程的结构，能够以全双工方式进行互易和非互易信号波传输。这种超颖表面的可控性和可编程性通过直流偏置以及偶尔施加到超颖表面的单位单元的有源组件的射频（RF）调制来控制，例如，二极管和晶体管。本文表明，这种智能元表面可以提高无线通信系统的性能，由于其独特的功能，如实时信号编码，非互易波束辐射，非互易波束控制放大，和先进的模式编码多址接入通信。
2021-05-19 eess.SP physics.app-ph
Integrating Base Station with Intelligent Surface for 6G Wireless Networks: Architectures, Design Issues, and Future Directions
本文综述了面向6G无线网络的IS集成基站架构与设计问题，通过数值结果对比了不同IS集成BS与传统BS的性能，并指出了未来研究方向。
2024-11-19 cs.NI eess.SP
Mask R-CNN Based Object Detection for Intelligent Wireless Power Transfer
共振波束充电（RBC）是一种具有安全性、移动性和可重复充电能力的多瓦数和数米数无线电能传输方法。然而，RBC系统操作依赖于信息可用性，包括功率接收器位置、类别标签和接收器编号。由于智能手机是最广泛使用的移动终端，我们提出了一个面具R-CNN的智能手机检测模型在RBC系统。实验表明，我们的模型将智能手机扫描时间减少到三分之一。因此，这种机器学习检测方法提供了一种智能方式来改善移动和物联网（IoT）设备无线电力传输的用户体验。
2020-04-25 eess.SP
