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
On the Ergodic Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Aided MIMO Channels
可重构智能表面（RISs）已成为一种很有前途的技术，以提高系统的频谱效率。本文研究了在发射机-接收机、发射机-接收机和发射机-接收机信道中含有确定性视距路径的假设下，基于RIS的多输入多输出信道的各态历经信道容量（ECC）。新的表达式推导出的ECC的上限和下限的特征。为了揭示更多的系统见解，渐近分析的系统ECC在大的信噪比（SNR）和反射元件（RE）的数量的限制。理论分析表明，RIS的部署可以通过影响其高信噪比功率偏移来塑造ECC曲线，并且可以通过增加RE的数量来改善ECC。
2022-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces to Enable Energy-Efficient IoT Networks
本文研究RIS辅助的IoT蜂窝网络上行链路，推导MTD发射功率与预期电池寿命表达式，数值模拟证明RIS可提升能效。
2023-02-28 cs.IT math.IT
Mutual Coupling and Unit Cell Aware Optimization for Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）是一种新兴的技术，用于以低且可承受的成本、复杂性和功耗来增强无线网络的性能。我们介绍了一种算法，用于优化的单输入单输出RIS辅助系统中的RIS建模，通过使用电磁兼容的框架，基于互阻抗。更准确地说，我们提供了以下新的贡献：（i）在没有相互耦合的散射元件的RIS，我们推导出了一个封闭的形式表达的最佳可调阻抗，这固有的帐户之间的相互作用的幅度和相位的集中负载的RIS;以及（ii）在存在互耦合的情况下，我们引入了一种迭代算法来优化RIS的可调阻抗。通过证明目标函数是非减的且有上界的，证明了算法的收敛性。数值结果表明，当散射单元间距小于波长的一半时，散射单元间的互耦效应会显著影响端到端的信噪比。如果通过明确考虑互耦合的影响来优化RIS，则可以获得更好的端到端SNR。
2020-11-29 cs.IT math.IT
Millimeter Wave Communications With Reconfigurable Intelligent Surface: Performance Analysis and Optimization
可重构智能表面（RIS）可以创建有利的多径以建立在毫米波（mmWave）通信中有用的强链路。虽然以前的工作使用瑞利或莱斯衰落，我们使用的波动两射线（FTR）分布模型的毫米波频率的小尺度衰落。首先，我们得到了独立FTR随机变量乘积与FTR随机变量乘积之和的统计特征。对于RIS辅助和放大转发（AF）中继系统，我们推导出精确的端到端信噪比（SNR）表达式。为了最大限度地提高端到端的信噪比，我们提出了一种新颖而简单的方法来获得最佳的相位偏移在RIS元素。最后给出了AF中继系统的最优功率分配方案。此外，我们评估重要的性能指标，包括中断概率和平均误比特概率。为了验证我们的分析结果的准确性，随后进行蒙特卡罗模拟，以提供有趣的见解。研究发现，在低发射功率的情况下，RIS辅助系统可以达到与AF中继系统相同的性能。更有趣的是，随着信道条件的改善，RIS辅助系统可以优于具有相同发射功率和较少数量的反射元件的AF中继系统。
2020-11-07 cs.IT math.IT
Reconfigurable ULAs for Line-of-Sight MIMO Transmission
本文建立了一个上限的视线多天线信道的容量在所有可能的天线安排，并表明，均匀线性阵列（ULA）与信噪比相关的旋转发射机或接收机可以接近这样的能力-实际上实现它在低和高信噪比，并渐近的天线数量。然后，作为机械旋转ULA的替代方案，我们建议在发射机或接收机处具有径向布置的多个ULA中进行电子选择，并且我们将容量的不足限制为此类ULA数量的函数。只需三个ULA，适当倾斜，就可以实现96%的容量。最后，我们进一步介绍了降低复杂度的预编码器和线性接收器，这些预编码器和线性接收器利用了这些可配置的MIMO架构所产生的信道结构。
2020-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Bit Error Rate Analysis for Reconfigurable Intelligent Surfaces with Phase Errors
在本文中，我们分析了可重构智能表面（RIS）使能通信系统的量化信道相位补偿在瑞利衰落信道的错误概率。推导了接收信号幅度的概率密度和特征函数，并用于计算出错率的精确表达式。所得到的表达式是通用的，因为它们适用于任意数量的反射元件N和量化级别L。我们引入了一个精确的渐近分析，在高信噪比（SNR）制度，从我们证明，特别是，多样性的顺序是N/2时，L=2和N时，L >2。理论框架和研究结果进行了验证与蒙特卡洛模拟的帮助。
2021-01-08 cs.IT math.IT
Design and Evaluation of Reconfigurable Intelligent Surfaces in Real-World Environment
可重构智能表面（RISs）对于5G及以后的无线通信系统具有有希望的覆盖和数据速率增益。之前的工作主要集中在使用计算机模拟或实验室级原型来分析这些表面的性能。为了准确了解这些系统的实际性能，本文开发了一个RIS概念验证原型，并广泛评估了其在现场和现实无线通信环境下的潜在收益。特别是，一个160单元的可重构表面，工作在5.8GHz频段，首先设计，制造，并在电波暗室中精确测量。然后将该表面集成到无线通信系统中，并在实际的室外通信场景中评估波束成形增益、路径损耗和覆盖范围改善。当发射机和接收机都采用定向天线时，发射机-RIS和RIS-接收机之间的距离分别为5 m和10 m时，所开发的RIS在$\pm60^\circ$波束形成角度范围内实现了信噪比（SNR）的$20$ dB增益。在覆盖方面，并且考虑在基站和移动用户网格之间具有阻塞并且在基站（BS）和用户（通过RIS）之间具有平均距离$35m$的远场实验，RIS在区域$> 75$ m $^2$内提供$6$ dB（最大$8$ dB）的平均SNR改善。得益于可扩展RIS设计，这些SNR增益可以通过更大的RIS区域直接增加。例如，具有相同设计的1，600个元件的RIS预期为类似部署提供约$26$ dB SNR增益。这些结果，除其他外，绘制有用的见解RIS系统的设计和性能，并提供了一个重要的证明，其在现实世界的远场无线通信环境中的潜在收益。
2021-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal SNR Analysis for Single-user RIS Systems
在本文中，我们提出了一个SIMO可重构智能表面（RIS）辅助无线链路的最佳上行链路信噪比的分析。我们假设基站和RIS之间的信道是秩-1 LOS信道，而用户（UE）-RIS和UE-基站（BS）信道是相关的瑞利信道。我们推导出一个精确的封闭形式的平均SNR的表达式和SNR方差的近似导致一个准确的伽玛近似UL SNR的分布。此外，我们分析了相关性对SNR的影响，表明UE-BS信道中的相关性可能对平均SNR产生负面影响，而UE-RIS信道中的相关性提高了系统性能。对于具有大量RIS元素的系统，UE-RIS信道中的相关性可能会导致平均SNR相对于不相关信道增加高达27.32%。
2021-06-21 cs.IT 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
A Comprehensive Study of Reconfigurable Intelligent Surfaces in Generalized Fading
利用可重构智能表面（RIS）范例来实现下一个物联网（IoT）和6G时代，本文开发了一个全面的理论框架，该框架表征了大量传播环境中RIS辅助通信的性能。我们推导出统一的数学模型的中断概率和遍历容量的单元素和多元素RIS福克斯的H衰落信道，其中包括作为特殊情况下，几乎所有的线性和非线性多径和阴影衰落模型在公开文献中采用。为了获得更深入的认识，我们利用H变换的代数渐近展开，以统一的方式进一步分析高信噪比（SNR）下的中断概率和容量。渐近分析表明，在大的平均信噪比的中断概率的两个缩放率。此外，通过利用它的易处理性，发达的统计机械的福克斯的H衰落信道的多个随机分布的RIS辅助通信的性能进行表征。我们表明，当部署更少的RIS且每个RIS具有更多的反射元素时，有很大的潜力来提高中断性能，从而提高容量。
2020-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting
在本文中，我们研究了可重构智能表面（RIS）的潜力，从信息信号中收集的能量提供动力。与有源继电器相比，此功能可能是获得RIS技术低功耗优势的关键。我们首先确定了主要的RIS功耗组件，然后提出了一个能量收集和功耗模型。此外，我们制定和解决的问题，最佳RIS的位置连同其元素的幅度和相位响应的调整，以最大限度地提高信噪比（SNR），同时收获足够的能量，其操作。最后，数值结果验证了自主操作的潜力，并揭示了功耗值的范围，使它。
2021-05-01 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
Reconfigurable Intelligent Surface assisted Multi-user Communications: How Many Reflective Elements Do We Need?
由多个反射元件组成的可重构智能表面（RISs）是一种很有前途的技术，以提高通信质量，因为它们可以创造有利的传播条件。在这封信中，我们的反射元件的数量和系统的和速率在RIS辅助的多用户通信的基本关系的特征。从以前的工作中可以看出，接收信噪比（SNR）可以随RIS反射元件的平方数线性增加，但多少元件才足以提供可接受的系统和速率仍然是一个悬而未决的问题。为此，我们推导出渐进容量与迫零（ZF）预编码，然后讨论需要多少反射元件，使系统的总速率的能力的比率可以超过一个预定义的阈值。数值结果验证了我们的分析。
2020-12-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Two-Way NOMA Networks
本文研究了可重构智能表面辅助双向非正交多址接入（RIS-TW-NOMA）网络的性能，其中一对用户通过RIS交换信息。考虑了非理想连续干扰抵消对RIS-TW-NOMA的影响。为了评估RIS-TW-NOMA的潜在性能，我们推导了一对用户的中断概率和遍历率的精确和渐近表达式。分析结果表明，在高信噪比条件下，该系统的分集阶数和高信噪比斜率与RIS单元数密切相关。此外，我们分析了系统的吞吐量和能量效率的RIS-TW-NOMA网络在延迟限制和延迟容忍传输模式。数值结果表明：1）RIS-TW-NOMA的中断行为和遍历率优于RIS-TW-OMA和双向中继OMA（TWR-OMA）; 2）随着RIS单元数量的增加，RIS-TW-NOMA网络能够实现增强的中断性能; 3）通过与RIS-TW-OMA和TWR-OMA网络进行比较，RIS-TW-NOMA的能量效率和系统吞吐量具有明显的优势。
2022-09-18 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal SNR Analysis for Single-user RIS Systems in Ricean and Rayleigh Environments
我们提出了一个SIMO可重构智能表面（RIS）辅助无线链路的最佳上行链路（UL）SNR的分析。我们假设基站（BS）和RIS之间的信道是秩-1 LOS信道，而用户（UE）-RIS和UE-BS信道是相关的Ricean。对于最佳的RIS矩阵，我们推导出一个精确的封闭形式的平均SNR的表达式和SNR方差的近似导致准确的伽玛近似UL SNR的分布。进一步分析了相关性和莱斯K因子对信噪比的影响，结果表明，在UE-BS信道中增加K因子和相关性会对平均信噪比产生负面影响，而在UE-RIS信道中增加K因子和相关性会提高系统性能。我们还提出了有利和不利的信道情况下，提供洞察到的环境，提高或降低平均信噪比的排序。我们还表明，当从不利环境过渡到有利环境时，平均SNR的相对增益饱和为$(4-π)/π$
2021-10-07 cs.IT math.IT
Toward Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting
在这项工作中，我们研究了自主操作的可重构智能表面（RIS）使用无线能量收集信息信号的潜力。为此，我们首先确定了主要的RIS功耗组件，并介绍了一个合适的功耗模型。随后，我们介绍了一种新的RIS功率分配架构，可以同时进行能量收集和波束控制。具体地，RIS单位单元（UC）的子集用于波束控制，而其余的RIS单位单元吸收能量。对于子集分配，我们提出了两个优化问题的解决方案获得的政策。第一个问题的目的是在不违反RIS的能量收集需求的情况下，最大限度地提高接收机的信噪比（SNR）。此外，第二个问题的目标是最大化RIS收获功率，同时确保接收器处的可接受SNR。我们证明，在特定的传播条件下，一些建议的政策提供的两个问题的最优解。此外，我们报告的数值结果，揭示了效率的政策方面的最佳和非常高的复杂性蛮力设计方法。最后，通过用户跟踪的案例研究，我们展示了RIS的功耗需求可以通过从信息信号中获取能量来保证。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
High SNR Analysis of RIS-Aided MIMO Broadcast Channels
本文在高信噪比下分析RIS对MIMO广播信道Gram特征值的影响，推导了基站与RIS间视距配置带来的基本限制，并证明在特定信道条件下DPC与线性预编码的性能差距消失。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Control Signaling for Reconfigurable Intelligent Surfaces: How Many Bits are Needed?
本文研究RIS辅助系统中控制信令反馈比特数对性能的影响，提出一种面向视距场景的量化码本，以对数级反馈比特保证最小SNR损失，并通过仿真与理论分析验证其在莱斯信道下的有效性。
2025-06-04 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface for Vehicular Communications: Exact Performance Analysis with Phase Noise and Mobility
最近的研究提供了一个近似的性能可重构智能表面（RIS）辅助系统在广义衰落信道的相位噪声造成的不完善的相位补偿在RIS。在本文中，我们开发了精确的分析和上限的RIS辅助车辆通信系统的性能考虑相位噪声与移动性在非对称衰落信道的相干组合接收信号反射的RIS元素和直接传输从源终端。我们采用了一种新的方法来表示PDF和CDF的产品的四个信道系数在一个单一的单变量Fox-H函数。我们使用导出的PDF开发一个精确的统计分析的端到端的SNR的RIS辅助系统使用多变量Fox-H函数。
2022-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Antenna Selection in Polarization Reconfigurable MIMO (PR-MIMO) Communication Systems
本文研究极化可重构MIMO系统中的天线选择问题，提出联合极化预编码-后编码及PR-HS/MRT方案，实现3至5 dB信噪比增益并显著提升信道容量和符号错误率性能。
2024-04-03 cs.IT eess.SP math.IT
Decision Feedback Differential Detection for Reconfigurable Intelligent Surfaces
McGill University（麦吉尔大学）
针对可重构智能表面差分反射调制在时变信道中的高误码平层问题，提出决策反馈差分检测技术，通过蒙特卡洛仿真验证其性能优势。
2026-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided NOMA Networks
本文提出一种通过设计RIS被动波束成形权重服务成对功率域NOMA用户的系统，推导了中断概率和遍历速率的闭式表达式，并证实RIS辅助NOMA网络性能优于正交方案。
2019-12-20 cs.IT eess.SP math.IT
Optimizing Configuration Selection in Reconfigurable-Antenna MIMO Systems: Physics-Inspired Heuristic Solvers
本文利用物理启发式求解器（相干伊辛机、量子退火和模拟退火）优化可重构天线MIMO系统的配置选择，以最大化信噪比和香农容量，实现接近最优性能且复杂度为多项式级。
2024-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Trace Maximization
可重构智能表面（RIS）作为未来无线网络中增强连接性、容量和能量效率的创新，最近受到了极大的关注。最近的工作表明，这种RIS增强的通信可以通过智能地塑造多径传播环境的特性来显著增强性能，以将能量集中在期望的方向上并规避诸如阻塞的障碍，特别是对于毫米波（mmW）、太赫兹（THz）和更高频率的通信。在本文中，我们研究优化（幅度和相位）RIS设计在点对点多径MIMO链路和研究的影响下，完美的信道状态信息在发射机（TX），接收机（RX）和RIS的假设下的链路容量。具体来说，我们提出了RIS设计的基础上的复合TX-RIS-RX链路矩阵的轨迹的最大化，这是在RX的平均功率的测量。我们提出了两个RIS设计：一个对角RIS矩阵，和一个一般的RIS矩阵代表一个更先进的架构。在这两种情况下，最优设计对应于计算由分量信道矩阵引起的某些厄米特矩阵的主特征向量。我们说明了优化的RIS设计的容量性能，并将其与基线设计（随机幅度和相位）和最近提出的低复杂度纯相位设计进行比较。我们目前的结果稀疏和丰富的多径，也考虑视线路径的影响。我们的研究结果表明，虽然所有的设计提供了相当的能力，在高信噪比（SNR），建议的最佳设计提供了大量的增益在较低的SNR。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Probability Analysis of Wireless Paths with Faulty Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究了下一代无线网络中存在故障的RIS对路径中断概率的影响，推导了中断概率的闭式表达式，并通过数值结果揭示了其与RIS元件故障概率、元件数量及距离的函数关系。
2024-04-23 cs.IT cs.NI math.IT
Channel Eigenvalues and Effective Degrees of Freedom of Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）作为下一代无线通信的候选技术，近年来引起了学术界和工业界的广泛研究兴趣。然而，只有有限的知识，已获得的信道本征值特性和自由度（DoF）的系统包含RIS。在本文中，我们专注于无线通信系统的发射机和接收机都分别配备了RIS。特征值，如他们的总和和个人的行为，研究了RIS的相关矩阵和复合信道矩阵，包括两个RIS和无线信道。此外，有效自由度（EDoF）的概念，即，对于具有RIS能力的系统，重新考虑了积极地有助于传送信息的子信道的数量。分析和数值结果表明，EDOF取决于各种因素，包括工作信噪比，RISs的物理参数，和传播环境。
2021-10-15 cs.ET cs.IT math.IT
MIMO Systems with Reconfigurable Antennas: Joint Channel Estimation and Mode Selection
可重构天线是提高无线通信系统容量和覆盖范围的一项重要技术。然而，RA系统具有两个主要挑战：（i）模式选择的高计算复杂性，以及（ii）所有模式的信道估计的高开销。在本文中，我们开发了一种低复杂度的迭代模式选择算法的数据传输中的RA-MIMO系统。此外，我们研究了RA多用户MIMO系统的信道估计。然而，给定相干时间，估计所有模式的信道是具有挑战性的。我们提出了一种模式选择方案，选择一个子集的模式，训练信道所选择的子集，并预测信道的其余模式。此外，我们提出了一个预测方案的基础上模式之间的模式相关性。代表性的仿真结果表明，系统的信道估计误差和可实现的和速率为各种选定的模式和不同的信号噪声比（SNR）。
2022-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
Phase Dependent Loss Analysis for RIS Systems
在本文中，我们专注于相位相关的损失（PDL），可重构智能表面（RIS）的一个重要方面，从RIS元件反射的信号被衰减的变化量取决于由元件提供的相位旋转。为了评估PDL的效果，我们分析了SIMO RIS辅助无线链路的SNR。我们假设基站（BS）和RIS之间的信道是秩1 LOS信道，而用户（UE）-BS和UE-RIS是相关的瑞利信道。RIS设计在没有PDL的情况下是最佳的，并且在这种情况下使SNR最大化。具体来说，我们推导出一个封闭的形式表达式的平均信噪比在PDL的存在。PDL所用的衰减函数是通过对RIS元件的详细电路分析得出的。利用导出的结果，我们分析了PDL对平均SNR的影响。数值结果验证了推导的表达式，并验证了分析。
2022-09-12 cs.IT math.IT
Expectation-Maximization Learning for Wireless Channel Modeling of Reconfigurable Intelligent Surfaces
信道建模是设计和评估可重构智能表面（RIS）辅助通信性能的关键问题。基于学习的方法表征无线电环境的潜力的启发下，我们提出了一种通用的方法来建模的RIS端到端的等效信道使用无监督的期望最大化（EM）学习算法。我们表明，通过两个$m$分布的简单混合进行的基于EM的近似足以准确地近似等效信道，同时允许将关键方面纳入RIS的信道建模中，例如空间信道相关性、相移误差、任意衰落条件以及直接和RIS信道的共存。建议的分析框架的基础上，我们评估的中断概率在不同的设置RIS的信道特征，并确认这种方法的优越性相比，最近的结果在文献中。
2021-08-10 cs.IT 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
On the Low SNR Capacity of Maximum Ratio Combining over Rician Fading Channels with Full Channel State Information
在这封信中，我们研究了最大比合并（MRC）莱斯衰落信道的遍历容量与完整的信道状态信息（CSI）在发送端和接收端。我们专注于低信噪比（SNR）制度，我们表明，容量的规模为（L Ω/（K+L））SNR log（1/SNR），其中Ω是每个分支的预期信道增益，K是莱斯衰落因子，L是分集分支的数量。我们表明，在发射机的一位CSI反馈是足够的，以实现这种能力，使用开关功率控制方案。我们的框架可以被看作是最近建立的结果在低信噪比制度的衰落信道容量特性的概括。
2013-01-04 cs.IT math.IT
Joint Beamforming and Phase Shift Design for Hybrid-IRS-and-UAV-aided Directional Modulation Network
针对混合IRS与UAV辅助的定向调制网络，提出三种联合优化波束赋形和IRS相移的算法，在速率、功耗与复杂度间实现有效权衡。
2023-04-23 cs.IT math.IT
Adaptive Coding and Channel Shaping Through Reconfigurable Intelligent Surfaces: An Information-Theoretic Analysis
研究了一种由可重构智能表面（RIS）辅助的通信链路，其中发射机可以通过有限速率控制链路来控制RIS的状态。信道状态信息（CSI）在接收机处基于导频辅助信道估计来获取，并且其可以与发射机共享或不共享。考虑准静态衰落信道与不完善的CSI，实现能力的信令示出实现联合编码的发送信号和响应的RIS。这证明了基于RIS的调制或“单RF MIMO”系统的信息理论最优性。此外，提出了一种新的信令策略，基于单独的分层编码，使实际的连续消除型解码在接收机。数值实验表明，固定的RIS的反射模式，无论传输的信息，以最大限度地提高可实现的速率是严格次优的传统计划，并优于所提出的自适应编码策略在所有实际的信噪比（SNR）水平。
2020-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
SNR Estimation in Maximum Likelihood Decoded Spatial Multiplexing
链路自适应是许多现代通信系统的关键部分，允许系统根据信道条件的变化调整发送和接收策略。链路自适应机制的基本组成部分之一是信噪比（SNR）估计，测量接收机处的瞬时（主要是后处理）SNR。也就是说，解码器输入处的SNR，其是用于预测解码器性能的重要度量。在线性解码的MIMO中，这是常见的MIMO解码策略，后处理SNR被很好地定义。然而，在应用于空间复用（SM）的最佳最大似然（ML）解码中并非如此。这个差距是有趣的，因为ML解码的SM在最近的研究和实践中获得越来越多的兴趣，由于计算能力的快速增加，以及可用的接近最佳的低复杂度方案。在本文中，我们关闭的差距，并提供信噪比估计方案ML解码SM，这是基于各种近似的“每流”的错误概率。所提出的方法适用于正交和垂直解码。此外，我们提出了一个非常低的复杂度实现的SNR估计机制，采用ML解码器本身的开销可以忽略不计。
2009-09-07 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming and Outage Analysis for Max Mean SNR under RIS-aided Communication
研究了在莱斯多径衰落环境下，可重构智能地面（RIS）辅助多输入单输出（MISO）通信系统的波束形成问题。我们的目标是联合优化发射波束形成器和RIS相移矩阵，以最大限度地提高通过直接和间接链路接收的组合信号的平均信噪比（SNR）。虽然这种优化问题的数值解是已知的，这是第一篇论文，以获得封闭形式的表达式的最佳波束形成器和移相器的一个密切相关的问题。特别是，我们最大限度地精心构造的平均信噪比的下限，这是更有利于分析处理。此外，我们证明了最佳波束形成下的有效信道增益遵循莱斯分布。接下来，我们使用这些结果来表征所提出的波束成形方案下的中断概率的封闭形式的表达式，随后被用来推导遍历容量的解析表达式。最后，我们通过数值计算证明了所提出的波束形成器解决方案与现有算法获得的精确平均SNR最大化最佳解决方案的有效性。
2022-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Maximizations for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Networks: A Unified Framework via Block Minorization-Maximization
可重构智能表面（RIS）由于其在5G及以后无线网络中的应用前景，近年来引起了人们的研究兴趣。在RIS的帮助下，无线传播环境不再是静态的，可以定制以支持不同的服务需求。在本文中，我们将探讨速率最大化的问题，在RI辅助无线网络中，考虑波束成形和反射设计联合。三个代表性的设计问题，从不同的系统设置的基础上提出了统一的算法框架，通过块最小化最大化（BMM）方法。在处理其他一些相关问题的建议框架的扩展和推广。所提出的算法的优点是通过数值模拟与国家的最先进的方法进行比较。
2021-12-26 cs.IT eess.SP 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
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Semantic Communication Systems
本文提出一种由可重构智能表面(RIS)辅助的语义通信方案，实验表明该系统在低信噪比下的BLEU分数及抗信道估计误差鲁棒性上均优于点对点系统。
2023-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered THz Communication in LEO Satellite Networks
低地球轨道（LEO）卫星网络的革命将带来其通信模式的变化，并从经典的双通道架构转向更复杂的网络平台。由于微电子学和微系统的技术进步，太赫兹（THz）波段由于其高数据率的前景而成为卫星间链路（ISL）的强有力的候选者。然而，THz波段的传播条件需要通过利用可重构智能表面（RIS）来正确建模和控制，以充分发挥其潜力。在这项工作中，我们首先提供了一个评估的太赫兹波段的ISL的使用，并量化的误差性能的失调衰落的影响。然后，为了补偿与高载波频率相关的高路径损耗，并进一步提高信噪比（SNR），我们建议使用安装在相邻卫星上的RIS来实现信号传播。基于数学分析的问题，我们提出了出错率表达式的RIS辅助ISL失调衰落。此外，数值结果表明，RIS可以利用太赫兹ISL的出错率性能和可实现的容量。
2022-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming and Phase Shift Design for Hybrid-IRS-aided Directional Modulation Network
为了在性能、成本和功耗之间取得较好的平衡，本文研究了一种混合智能反射面辅助定向调制（DM）网络，其中混合智能反射面由无源和有源反射元件组成。为了最大化可达速率，提出了最大信噪比-分数规划（Max-SNR-FP）和最大信噪比-等幅反射（Max-SNR-FP）两种优化算法，通过交替优化一种算法和给定另一种算法来联合设计混合IRS的波束形成向量和相移矩阵。前者采用逐次凸逼近和FP方法推导波束形成矢量和混合IRS PSM，后者采用最大信漏噪比方法和相位对准和相位偏移准则设计波束形成矢量和混合IRS PSM。仿真结果表明，这两种方法获得的速率略低于功耗较高的有源IRS，比无IRS和随机相位IRS高35%，而无源IRS仅比后者获得约17%的速率增益。与Max-SNR-FP算法相比，Max-SNR-FP算法以较小的性能损失为代价，降低了算法的复杂度。
2023-02-14 cs.IT math.IT
Maximizing Network Connectivity for UAV Communications via Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究RIS辅助无人机网络中通过调整反射链路最大化网络连通性的问题，针对单UE和多UE场景分别提出线性搜索最优解和多项式时间可解的SDP优化方法，以选择最佳UE-无人机组合并优化RIS相移。
2023-08-09 cs.IT 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
Asymptotic Max-Min SINR Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface Assisted MISO Systems
本文研究了单小区多用户系统的下行链路，在该系统中，一个配备有$M$天线的基站（BS）通过安装在BS视线（LoS）上的可重构智能表面（RIS）与$K$单天线用户进行通信。RIS被设想为通过利用$N$无源反射元件来提供前所未有的频谱效率增益，该无源反射元件在撞击的电磁波上引起相移以智能地重新配置信号传播环境。我们研究的最小信号干扰噪声比（SINR）实现的最佳线性预编码器（OLP），最大化的最小SINR服从给定的功率约束的任何给定的RIS相位矩阵，在BS和RIS之间的LoS信道矩阵的情况下，秩1和满秩。在前一种情况下，由RIS辅助的链路实现的最小SINR由随着$K$变为零的量来限制。对于高秩场景，我们为渐进OLP的参数开发了准确的确定性近似，然后利用这些近似来优化RIS相位矩阵。仿真结果表明，RISs可以用少量的无源反射元件胜过半双工中继，而需要大的RISs才能胜过全双工中继。
2019-12-06 cs.IT math.IT
MIMO-NOMA Networks Relying on Reconfigurable Intelligent Surface: A Signal Cancellation Based Design
可重构智能表面（RIS）技术是下一代网络信号增强或消除技术的一个重要发展方向。在多输入多输出（MIMO）非正交多址接入（NOMA）网络中，采用基于信号消除（SCB）的设计方法，设计了一种新的无源波束赋形权。为了实现所提出的SCB设计，我们首先评估所需的最小数量的RIS在漫散射和异常反射器的情况下。然后，新的信道统计特性的有效信道增益的特征。为了评估网络的性能，我们推导出封闭形式的表达式的中断概率（OP）和遍历率（ER）。分集阶数以及高信噪比（SNR）斜率的工程见解。有限分辨率设计的网络的性能进行了评估。我们的分析结果表明：i）集群间的干扰，可以消除大量的RIS元素的帮助下; ii）的视线的BS-RIS和RIS的用户链接是必需的漫散射的情况下，而LoS链接是不强制的异常反射体的情况下。
2020-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Receive Antenna Selection for Secure Pre-coding Aided Spatial Modulation
本文研究了人工噪声辅助下的安全预编码辅助空间调制（PSM）系统中的接收天线选择（RAS）策略。在安全PSM系统中，由于缺乏保密率的封闭表达式，因此很难对RAS进行优化。为了解决这个问题，截止率被用作SR的近似值。此外，两个低复杂度的RAS计划最大化SR，称为Max-SR-L和Max-SR-H，分别在低和高信噪比（SNR）区域。针对前者在低信噪比区域性能较好，而在中高信噪比区域性能变差，而后者也存在类似问题的问题，提出了一种新的RAS策略Max-SR-A来覆盖所有信噪比区域。仿真结果表明，所提出的Max-SR-H和Max-SR-L方案分别在高和低信噪比区域接近穷举搜索（ES）的最佳SR性能。特别是，所提出的Max-SR-A的SR性能接近于最佳ES的SR性能，并且在几乎所有的SNR区域中优于随机方法。
2020-01-23 cs.IT math.IT
Multi-User Opportunistic Beamforming using Reconfigurable Surfaces
多用户（MU）分集通过在其信道接近其峰值时调度用户进行传输来产生和速率增益。在基站（BS）处用于调度所需的唯一信息是用户的信噪比（SNR）。MU分集增益在具有视线（LoS）信道分量和/或空间相关性的环境中受到限制。为了补救这一点，以前的作品已经提出了机会波束成形（OBF），使用多个天线在BS发送相同的信号，由时变增益调制，在每个时隙的最佳用户。在本文中，我们提出了可重构表面（RS）辅助OBF增加的范围内的信道波动在单天线广播信道（BC），机会调度（OS）策略实现的总和速率容量。RS被抽象为被动反射元件的阵列，并且是哑的，在这个意义上，它只在入射电磁波上引起随机相移，而不需要任何信道状态信息。我们开发的总和速率缩放定律下瑞利，莱斯和相关瑞利衰落，并表明，RS辅助OBF只有一个单天线BS优于多天线BS辅助OBF。我们还将我们的结果扩展到OFDMA系统和多天线BC。
2019-12-15 cs.IT eess.SP math.IT
Successive Decode-and-Forward Relaying with Reconfigurable Intelligent Surfaces
连续中继（SR）网络的主要优点是它们能够用半双工（HD）中继来模拟全双工（FD）操作。然而，这种方案带来的主要挑战是相关的中继间干扰（IRI）。在这项工作中，我们提出了一个可重构的智能表面（RIS）增强SR网络，其中一个RIS部署在两个中继节点附近，以提供IRI的空间抑制，并最大限度地提高所需信号的增益。由此产生的最大最小优化问题，联合相移设计的两个RISs首先通过半定规划（SDP）的方法来解决。在此基础上，提出了一种适合于实时实现的低复杂度粒子群优化算法。数值结果表明，即使是相对较小的RISs可以提供显着的增益在SR网络的可实现的速率，和建议的PSO计划可以实现接近最优的性能。
2021-09-11 cs.IT math.IT
Optimal Placement of Active and Passive Elements in Hybrid RIS-assisted Communication Systems
混合可重构智能表面（HRIS）是具有有源和无源元件的RIS结构。HRIS辅助的通信系统中的接收信噪比（SNR）取决于有源元件的放置。在本文中，我们表明，接收到的SNR可以提高与信道感知的位置的有源元件。我们共同设计的发射预编码器，RIS系数，和HRIS的有源和无源元件的位置，以最大限度地提高信噪比。我们使用交替优化解决底层组合非凸优化问题，并提出了一个低复杂度的求解器，这是可证明的接近最优的。通过数值模拟，我们表明，所提出的方法提供了显着改善的性能相比，通信系统具有完全无源RIS阵列或混合RIS阵列与信道不可知的有源元件的位置和性能的通信系统与完全有源RIS阵列。
2023-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Resource allocation for reconfigurable intelligent surface aided broadcast channels
考虑了一个由可重构智能表面辅助的两用户下行链路网络。提出了加权和信干噪比最大化模型和和速率最大化模型，其中预编码向量和RIS矩阵是联合优化的。由于优化问题的非凸性和困难性，提出了新的近似模型。相应的目标函数的上界推导和最大化。提出了两种基于乘子交替方向法的新算法。证明了只要迭代点收敛，所提算法收敛于逼近模型的KKT点。仿真结果表明，所提出的模型相比，最先进的算法具有良好的性能。
2022-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Linear Degrees of Freedom of MIMO Broadcast Channels with Reconfigurable Antennas in the Absence of CSIT
考虑了在发射端没有信道状态信息的K用户多输入多输出（MIMO）广播信道（BC），假设每个接收端都配备了可重构天线，能够从多个预设模式中选择接收模式的子集.在一般的天线配置下，具有可重构天线的K用户MIMO BC的和线性自由度（LDoF）被完全表征，其对应于通过线性编码策略可实现的最大和DoF。LDoF区域进一步针对一类天线配置来表征。类似的分析扩展到具有可重构天线的K用户MIMO干扰信道，并且针对一类天线配置来表征和LDoF。
2014-09-19 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Amplitude- and Phase-Modulated Downlink Transmission
新的可重构智能表面（RIS）的幅度和相位调制方案提出了一个演变的只有相位调制方案在文献中。解释性地，幅相相移键控（A-PSK）和正交幅相相移键控（QA-PSK）都被设想，其中RIS被假设为发射机的一部分以向多天线辅助下行链路接收机传递信息。在所提出的设计中，RIS被划分为多个块，并且通过控制每个块中RIS元件的ON-OFF状态和相移来传送信息比特。由于从每个RIS块到接收器的传播路径可以相干地组合，作为适当地配置RIS元件的相位的益处，所以可以通过控制RIS块的ON-OFF模式以及RIS元件的相移来设计接收信号星座。理论分析和仿真结果都表明，在考虑实际有限分辨率RIS相移的情况下，我们提出的基于RIS辅助的调制方案在离散输入连续输出无记忆信道（DCMC）容量和误符号概率方面都优于现有的基于RIS的PSK调制，特别是在高信噪比（SNR）区域。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Reconfigurable Intelligent Surface Location and Passive Beamforming Optimization for Maximizing the Secrecy-Rate
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的无线网络的物理层安全性（PLS）问题，在存在恶意窃听者的情况下，源端借助单个小RIS将其机密信息传输到合法目的端.在RIS定位约束和每个RIS单元反射系数模不大于1的约束下，以最大化保密率为目标，提出了一种新的RIS定位与无源波束形成（J-LPB）联合优化方案。具体来说，我们分析了RIS的最佳位置，并得出结论，产品涉及的源RIS距离和RIS的目的地距离应最小化。由于乘积最小化问题是非凸的，因此我们提出了一种两层优化算法来求解它。基于所获得的接近最优的RIS 3D位置，我们进一步制定了无源波束形成优化问题，然后提出将Charnes-Cooper变换与顺序秩一约束松弛（SROCR）一起应用数值结果表明，所提出的J-LPB优化方案的保密率高于基准方案。解释性地，我们使用以下基准：基于近源的RIS定位和无源波束形成（NSB-LPB）优化方案，基于近目的地的RIS定位和无源波束形成（NDB-LPB）优化方案，以及随机RIS定位和无源波束形成（R-LPB）优化方案。最后，我们的J-LPB计划的好处是进一步增加RIS单元的数量。
2022-10-05 cs.IT math.IT
Performance and Optimization of Reconfigurable Intelligent Surface Aided THz Communications
太赫兹（TeraHertz，THz）通信可以满足大带宽的高数据率需求。然而，严重的路径衰减和硬件缺陷大大降低了它的性能。因此，我们利用可重构智能表面（RIS）技术并研究RIS辅助的太赫兹通信。我们首先证明了太赫兹信号的小尺度幅度衰落可以准确地建模的波动的双射线分布的基础上进行的两个太赫兹信号测量实验在各种不同的情况下。为了优化RIS元件的相移，我们提出了一种新的基于群体智能的方法，不需要完整的信道估计。然后，我们推导出端到端的信号噪声加失真比（SNDR）和信号噪声比（SNR）的精确统计特性。此外，我们提出了渐近分析，以获得更多的见解时，SNDR或RIS的元素的数量是高的。最后，我们推导出中断概率和遍历容量的解析表达式。得到了理想和非理想射频链的遍历容量的紧上界。有趣的是，发现增加RIS的元件的数量可以显着提高太赫兹通信系统的性能。例如，遍历容量可以增加高达25%，当元素的数量从40增加到80，这只会导致微不足道的成本系统。
2022-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
