Joint Reflecting and Precoding Designs for SER Minimization in Reconfigurable Intelligent Surfaces Assisted MIMO Systems
本文研究了使用可重构智能表面（RIS）来辅助点到点多数据流多输入多输出（MIMO）无线通信。在实际有限字母输入的情况下，RIS处的反射元件和发射机处的预编码器交替地被优化以最小化符号错误率（MSER）。在采用固定预编码器的反射优化中，提出了两种反射设计方法：eMSER反射法和vMSER反射法。在固定反射方向图的预编码矩阵优化问题中，将矩阵优化问题转化为向量优化问题，提出了两种求解方法：MSER预编码和MMED预编码。所提出的设计的优越性进行了研究，通过仿真。仿真结果表明，所提出的反射和预编码设计可以提供比现有的设计与复高斯输入的假设下，一个更低的SER。此外，我们比较了RIS与全双工放大转发（AF）中继系统的SER显示RIS的优势。
2020-05-20 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Aided Vehicular Communications
我们调查使用的智能反射表面（IRS）在毫米波（mmWave）车载通信网络。智能反射表面由无源元件组成，可以反射具有可调相移的输入信号。通过适当调整相移，我们可以提高链路性能。这被称为相位优化或无源波束成形。我们考虑在上行链路中的速率最大化的问题，它利用IRS。然而，使用IRS在信道估计方面带来更多挑战。我们提出了两种方案，以减少与利用IRS相关联的信道估计开销。一种方法使用反射元件的分组，另一种方法基于设备的位置执行被动波束成形。数值结果表明，IRS可以带来显着的改善现有的通信。此外，得到一个实际的洞察车载通信辅助IRS，我们使用商业射线跟踪工具来评估性能。
2020-11-05 eess.SP
Chernoff Bounds and Saddlepoint Approximations for the Outage Probability in Intelligent Reflecting Surface Assisted Communication Systems
分析了智能反射面辅助通信网络的中断概率。基于Dalloff不等式，给出了系统中断概率的一个严格上界。此外，通过一个精确的渐近（大量的反射元素）分析的基础上鞍点近似，我们推导出封闭形式的表达式的中断概率的系统有和没有一个直接的链接，并获得相应的分集阶。仿真结果证实了我们的理论分析，并显示使用中心极限定理（CLT）来分析系统性能固有的不准确性。我们的分析是准确的，即使是少量的IRS元素在高信噪比（SNR）制度。
2020-08-12 eess.SP
Directional Modulation-Enabled Secure Transmission with Intelligent Reflecting Surface
提出了一种新的安全传输方案，该方案采用人工噪声定向调制（DM）技术，并辅以智能反射面（IRS）。具体地，直接路径和IRS使能反射路径携带相同的机密信号，并且因此可以在期望位置处相干地相加以最大化总接收功率，而在其他位置处的接收信号失真。我们推导出一个封闭形式的表达所提出的计划实现的保密率。仿真结果表明，该方案可以在特定位置实现二维安全传输。而且，随着IRS处的反射元件的数量增加，其相对于常规DM方案的性能优势变得更加明显。
2020-07-14 eess.SP
Spectral Efficiency Optimization for Hybrid Relay-Reflecting Intelligent Surface
提出了一种新型的混合中继-反射智能表面（HR-RIS）概念，其中单个或几个元件与功率放大器（PA）一起部署作为有源中继，而其余元件仅反射入射信号。HR-RIS的设计和优化是一个频谱效率（SE）最大化问题，这是有效地解决了交替优化（AO）方法。仿真结果表明，相对于传统的可重构智能表面（RIS），即使在有限的功率预算下，HR-RIS也能显著提高SE.特别是，HR-RIS的有利设计和部署是通过分析推导和数值证明的。
2021-05-01 eess.SP
Structure-aware Sparse Bayesian Learning-based Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface-aided MIMO
本文提出基于稀疏贝叶斯学习的级联信道估计方法，利用角度稀疏性和Kronecker结构，通过交替最小化和奇异值分解求解非凸问题，在精度和速度上优于现有方法。
2022-10-24 eess.SP
Inkjet printed intelligent reflecting surface (IRS) for indoor applications
本文提出一种基于喷墨打印银墨和纸张的低成本无源智能反射表面，通过特定纳米颗粒排列实现室内非视距场景下的定向信号反射，仿真与实测结果验证了其有效性。
2024-01-14 eess.SP
Uplink Achievable Rate of Intelligent Reflecting Surface-Aided Millimeter-Wave Communications with Low-Resolution ADC and Phase Noise
在本文中，我们推导出智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）系统的上行链路可达速率的表达式，考虑到相位噪声在IRS和量化误差在基站（BS）。我们表明，性能是有限的，只有在BS的模拟数字转换器（ADC）的分辨率时，IRS反射器的数量增长没有约束。另一方面，如果BS具有理想的ADC，则由IRS相位噪声引起的性能损失是恒定的。最后，我们的研究结果验证了在IRS中使用低精度硬件的可行性，当BS配备低分辨率ADC时。
2020-12-13 eess.SP
Physical Layer Security Enhancement Exploiting Intelligent Reflecting Surface
本文研究了利用智能反射面（IRS）增强下行无线通信的物理层安全性。在单天线合法用户和多天线窃听者的假设下，提出了一种有效的主动和被动波束形成联合优化算法。在该算法中，推导了固定IRS相移下基站处的最优发射波束形成矢量，并提出了一种基于分数规划（FP）和流形优化（MO）的低复杂度算法，以获得接近最优的IRS相移。仿真结果表明，该算法几乎可以达到性能上界，收敛速度快。
2020-12-02 eess.SP
Intelligent Reflecting Surfaces vs. Full-Duplex Relays: A Comparison in the Air
本文分析比较了智能反射面与全双工中继在无人机通信中的性能，推导了最优部署与最小功率，发现中等尺寸智能反射面性能接近放大转发中继，并在大尺寸高数据率下优于解码转发中继。
2024-03-14 eess.SP
Secret Key Generation for Intelligent Reflecting Surface Assisted Wireless Communication Networks
我们提出并分析了使用智能反射面（IRS）辅助无线通信网络的密钥生成。为此，我们首先制定的IRS作为一个被动波束形成器在存在多个窃听者的最小可实现的密钥容量。接下来，我们开发了一个优化框架的IRS反射系数的基础上的秘密密钥容量下限。为了得到一个易于处理和有效的解决方案，我们设计和分析了半定松弛（SDR）和逐次凸逼近（SCA）为基础的算法所提出的优化。仿真结果表明，采用我们的基于IRS的算法可以显着提高密钥生成能力的无线信道参数范围很广。
2021-03-09 eess.SP
Fronthaul Compression and Passive Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-aided Cloud Radio Access Networks
这封信研究了在用户和远程无线电头端（RRH）之间部署多个智能反射表面（IRS）的云无线电接入网络（C-RAN）。具体地，我们考虑上行链路传输，其中每个RRH通过点对点压缩或Wyner-Ziv压缩对从用户接收的信号进行量化，然后通过容量有限的前向链路将量化比特发送到BBU池。为了最大化上行链路和速率，我们联合优化的被动波束形成器的IRS和前端压缩的量化噪声协方差矩阵。提出了一种基于Arimoto-Blahut算法和半定松弛（SDR）的联合前传压缩和无源波束形成设计方法。数值结果表明，所提出的算法实现的性能增益。
2021-04-09 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface-Assisted Cognitive Radio System
认知无线电（CR）通过允许次用户（SU）与主用户共享频谱来提高无线通信的频谱效率（SE）。同时，智能反射表面（IRS），也被称为可重构智能表面（RIS），最近已被提出作为一种有前途的方法，以提高能量效率（EE）的无线通信系统，通过智能地重新配置信道环境。为了提高SE和EE，在本文中，我们引入多个IRS的下行链路多输入单输出（MISO）CR系统，其中一个单一的SU与多个主用户接收器（PU-RX）的主网络共存。我们的设计目标是最大限度地提高可实现的速率SU受总发射功率约束的SU发射机（SU-TX）和干扰温度约束的PU-RX，通过联合优化的波束成形在SU-TX和反射系数在每个IRS。在优化中考虑了完美和不完美的信道状态信息（CSI）情况。数值结果表明，IRS的引入可以显着提高在理想和不理想CSI情况下的SU的可达率。
2019-12-23 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface: A Programmable Wireless Environment for Physical Layer Security
在本文中，我们介绍了一个智能反射表面（IRS）提供一个可编程的无线环境的物理层安全。通过调整反射系数，IRS可以改变入射电磁波的衰减和散射，使得它可以以期望的方式朝向预期的接收器传播。具体来说，我们考虑一个下行链路多输入单输出（MISO）广播系统，其中基站（BS）发送独立的数据流到多个合法的接收器，并保持他们的秘密从多个窃听者。通过联合优化的波束形成器在BS和反射系数在IRS，我们制定了一个最小的保密率最大化问题的反射系数的各种实际约束下。约束条件捕获了反射元件的连续和离散反射系数的情况。由于制定的问题的非凸性，我们提出了一个有效的算法交替优化和路径跟踪算法的基础上，以迭代的方式来解决它。此外，我们证明了该算法可以收敛到局部（全局）最优。此外，我们开发了两个次优算法与某些形式的封闭形式的解决方案，以减少计算复杂度。最后，通过仿真验证了所引入的IRS的优点和所提算法的有效性
2019-06-20 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Assisted Anti-Jamming Communications Based on Reinforcement Learning
由智能干扰器发起的恶意干扰攻击合法传输已被视为无线通信的关键安全挑战之一。因此，本文利用智能反射面（IRS）来提高抗干扰通信性能，通过调整IRS处的表面反射元件来减轻干扰。为了提高抗智能干扰的通信性能，提出了一种联合优化基站功率分配和IRS反射波束形成的优化问题。针对干扰模型和干扰行为的动态性和未知性，提出了一种在不知道干扰模型的情况下联合优化抗干扰功率分配和反射波束形成策略的WoLF-PHC学习方法。仿真结果表明，与现有的抗干扰方法相比，该方法能有效提高IRS辅助系统的传输速率和传输保护水平。
2020-12-23 eess.SP
Practical Modeling and Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Wideband Systems
智能反射面（IRS）通过智能地改变传播环境来增强无线通信，已经成为一种革命性的解决方案。以前的IRS研究都是基于一个理想的反射模型，具有恒定的振幅和可变的相移。然而，在实际应用中，实现满足这种理想反射模型的IRS是困难和不现实的。在这封信中，我们的目标是调查的反射信号的相位-幅度-频率的关系，并提出了一个实用的模型的反射系数的红外辅助宽带系统。然后，基于该实用模型，针对IRS辅助的宽带正交频分复用（OFDM）系统，研究了各子载波的联合发射功率分配和IRS波束成形优化问题。仿真结果说明了实用模型在IRS设计中的重要性，验证了所提模型的有效性。
2020-06-02 eess.SP
Compressed Channel Estimation and Joint Beamforming for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Millimeter Wave Systems
在本文中，我们考虑信道估计的智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）系统，其中IRS部署，以协助数据传输从基站（BS）到用户。结果表明，联合有源和无源波束形成的目的，一个大尺寸的级联信道矩阵的知识需要获得。为了减少训练开销，利用毫米波信道中固有的稀疏性。利用Katri-Rao和Kronecker乘积的性质，找到级联信道的稀疏表示，将级联信道估计问题转化为稀疏信号恢复问题。仿真结果表明，我们提出的方法可以提供一个准确的信道估计，并实现了大量的训练开销减少。
2020-05-29 eess.SP
Beyond Intelligent Reflecting Surfaces: Reflective-Transmissive Metasurface Aided Communications for Full-dimensional Coverage Extension
在本文中，我们研究了智能全向（IOS）辅助下行通信系统，其中移动用户（MU）的链路质量可以通过适当的IOS相移设计来改善。与大多数现有作品中仅以反射方式转发信号的智能反射表面（IRS）不同，IOS能够以反射或透射方式将接收到的信号转发到MU，从而增强无线覆盖。我们制定了IOS相移优化问题，以最大限度地提高下行链路频谱效率（SE）的MU。分析了IOS的最佳相移，并提出了一种基于分支定界的算法来设计有限集中的IOS相移。仿真结果表明，与仅有反射信号的IRS辅助系统相比，IOS辅助系统可以显著扩展覆盖范围。
2020-09-15 eess.SP
Resource Allocation for Intelligent Reflecting Surface Aided Cooperative Communications
本文研究了一种智能反射面（IRS）辅助协作通信网络，其中IRS利用大的反射元件主动引导入射的射频波朝向目的地终端（DT）。随着反射元件数量的增加，反射资源分配（RRA）将成为迫切需要在这种情况下，这是由于不可压缩的能量消耗。因此，本文的目标是实现RRA除了主被动波束形成的设计，其中RRA是基于所介绍的模块化IRS架构。模块化IRS由多个模块组成，每个模块具有多个反射元件并配备有智能控制器，所有控制器可以通过光纤链路以点对点的方式相互通信。因此，一个优化问题，制定最大化的最小SINR在DT，受到模块大小的约束和两个单独的源终端（ST）的发射功率和反射系数的约束。而这个问题是NP-困难的，由于模块大小的限制，我们开发了一个近似的解决方案，通过引入混合行块$\ell_{1,F}$ -范数将其转换成一个合适的半定松弛。最后，数值计算结果表明，所介绍的模块化IRS架构的意义。
2020-12-18 eess.SP
A 3D Non-Stationary Channel Model for 6G Wireless Systems Employing Intelligent Reflecting Surfaces with Practical Phase Shifts
提出了一种基于三维几何的大规模多输入多输出（MIMO）通信系统的随机模型，该系统采用了实用的离散智能反射面（IRS）。所提出的信道模型支持收发器和环境都移动的情况。通道模型考虑了团簇在空间域的演化和实际的离散相移。在基站处设置导向矢量，用于与IRS协作。通过对统计特性的研究，验证了该模型的非平稳特性。我们发现，IRS起到了分离整个信道的作用，并使时间自相关函数（ACF）的绝对值大于没有使用IRS的情况。时间ACF的情况下，使用离散相移也比较连续的情况下。
2021-04-25 eess.SP
Enhanced Secure Wireless Information and Power Transfer via Intelligent Reflecting Surface
提出了一种基于智能反射面的多输入单输出（MISO）系统的无线信息和能量安全传输方案。在保密率（SR）和IRS反射相移约束下，联合优化接入点（AP）的安全发射波束形成和IRS的相移，以最大化能量收集接收机（EHR）的能量收集功率。由于优化问题的非凸性和优化变量的耦合性，首先将优化问题转化为半定松弛（SDR）问题，得到次优解。为了降低所提出的SDR方法的高复杂度，提出了一种低复杂度的逐次凸逼近（SCA）技术。仿真结果表明，所提出的SDR和SCA方法收获的功率约为现有方法的两倍，没有IRS给定相同的SR。特别是，所提出的SCA实现了几乎相同的性能，所提出的SDR，但具有低得多的复杂度。
2019-11-04 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Assisted Anti-Jamming Communications: A Fast Reinforcement Learning Approach
智能干扰机发起的恶意干扰可以攻击合法传输，这已被视为无线通信的关键安全挑战之一。基于此，本文研究了利用智能反射面（IRS）来提高通信抗干扰性能，通过调整IRS处的反射面元来减轻干扰。为了提高智能干扰下的通信性能，在考虑合法用户服务质量（QoS）要求的同时，提出了一种联合优化基站（BS）功率分配和IRS反射波束形成的优化问题。针对干扰模型和干扰行为的动态性和未知性，提出了一种模糊赢或学快速策略爬山（WoLFPHC）学习方法来联合优化抗干扰功率分配和反射波束形成策略，其中WoLFPHC能够在不知道干扰模型的情况下快速获得最优策略，而模糊状态聚合能够将不确定的环境状态表示为聚合状态。仿真结果表明，与现有的抗干扰方法相比，本文提出的基于抗干扰学习的方法能够有效地提高IRS辅助系统的速率和传输保护水平。
2020-04-27 eess.SP
Non-Cooperative Resource Management for Intelligent Reflecting Surface Aided Networks
智能反射表面（IRS）已成为未来无线网络的一种有前途的革命性技术。大多数现有的IRS研究集中在通常具有单个频段的简单协作系统。然而，在现实的非合作多频带网络中，现有的IRS设计可能不适用或具有严重的性能下降。因此，在复杂的网络环境中，将IRS视为公共资源动态分配给合适的用户更为合理。在本文中，我们首先引入拍卖理论来解决多IRS辅助的非合作网络的资源管理问题。一个有效的拍卖算法框架引入到次优解决这个非凸问题。仿真结果表明，在复杂的多IRS辅助非合作网络中，采用拍卖算法可以获得显著的性能改善。
2022-09-01 eess.SP
Beam Alignment with an Intelligent Reflecting Surface for Integrated Sensing and Communication
针对通信系统中维持SNR需先建立波束对准的问题，提出由混合智能反射面增强的用户设备辅助波束对准，开发多时隙估计方案缓解架构限制，并推导CRLB验证有效性。
2023-04-04 eess.SP
An Optimal Channel Estimation Scheme for Intelligent Reflecting Surfaces based on a Minimum Variance Unbiased Estimator
在具有多个无源元件的智能反射表面（IRS）的无线系统中，我们考虑信道估计问题。估计从发射机经由每个IRS元件（或组）到接收机的所有链路。由于估计性能取决于IRS的设置，我们设计了一个最佳的信道估计方案，其中IRS元素遵循一系列最佳的激活模式。最优设计是由最小方差无偏估计的结果指导的。在信道估计周期期间的IRS设置模仿一系列离散的傅里叶变换。我们从理论上和模拟表明，估计方差是一个订单较小的现有的开/关方法在文献中提出的。
2019-11-22 eess.SP
Opportunities for Intelligent Reflecting Surfaces in 6G-Empowered V2X Communications
本文首先介绍了6G授权的V2X通信和IRS技术。然后，它讨论了支持IRS的V2X通信的不同用例场景，并报告了现有文献中的最新进展。接下来，我们将注意力集中在涉及IRS启用无人机通信的车辆边缘计算场景上，以便通过最佳的计算和通信资源分配来减少车辆计算时间。最后，本文强调了当前的挑战，并讨论了IRS支持V2X通信的未来前景，以改进当前的工作并激发新的想法。
2022-10-02 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface-Aided Maneuvering Target Sensing: True Velocity Estimation
机动目标感知将是未来车载网络的重要服务，而精确的速度估计是其中的核心任务之一。为此，最近提出的通感一体化（ISAC）提供了一个有前途的平台，实现准确的速度估计。然而，单站ISAC基站（BS）只能估计真实速度的径向投影，这会导致严重的估计误差。本文研究了利用智能反射面（IRS）估计机动目标真速度的问题。我们提出了一种有效的速度估计算法，利用两个角度从BS和IRS的目标。我们提出了一个两阶段的计划，其中的真实速度可以恢复的基础上的多普勒频率的BS-目标链路和BS-IRS-目标链路。实验结果表明，该方法可以准确地恢复出真实速度，并显示了加入IRS的优势。
2022-10-31 eess.SP
A 3D Non-Stationary Channel Model for 6G Wireless Systems Employing Intelligent Reflecting Surface
作为第六代移动通信的关键技术之一，智能反射面IRS具有低功耗、低成本、设计方法简单等优点。但渠道建模目前仍是该领域的一个待解决的问题。针对采用IRS的大规模多输入多输出（MIMO）通信系统，提出了一种基于三维几何的随机模型（GBSM）。该模型支持发射机、接收机和集群的移动。该模型还考虑了团簇在线阵和面阵上的演化。此外，在模型中加入了反射系数的产生，并提出了IRS辅助下的子信道路径损耗。为了与IRS协作，在基站处设置导向矢量。通过对时间自相关函数和空间相关函数等统计特性的研究，验证了其非平稳性。仿真结果与理论分析结果吻合较好，说明了所提出的信道模型的正确性。
2020-12-03 eess.SP
Joint Beamforming for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Millimeter Wave Communications
毫米波（mmWave）通信正在发展为满足不断增长的数据速率要求的有前景的技术。然而，高方向性和严重的路径损耗使其容易受到阻塞，这在室内或城市环境中可能是频繁的。为了解决这个问题，智能反射表面（IRS）被引入，以提供额外的可调反射路径。以往的研究大多假设红外光谱系统的单元具有无限的相位分辨率，这在实际系统中是很难实现的。在本文中，IRS与低分辨率移相器被认为是。我们的目标是最大限度地提高接收信号功率在用户通过联合优化离散相移的IRS和发射波束成形矢量在基站毫米波下行链路系统。利用毫米波信道的一些重要特性，开发了一种解析的近最优解。我们的理论分析表明，低分辨率移相器仍然可以实现接收信号的功率增加的反射元件的数量的平方。仿真结果证实了我们的分析，并表明所提出的解决方案的有效性。
2019-10-18 eess.SP
mmWave Doubly-Massive-MIMO Communications Enhanced with an Intelligent Reflecting Surface
作为一种手段来控制无线传播环境，使用新兴的和新颖的智能反射表面（IRS）的设想，以加强和扩大在未来的无线网络中的许多应用。本文研究了一种点到点的IRS辅助毫米波（mmWave）系统，其中IRS由多个子表面组成，每个子表面具有相同数量的无源反射元件，而发射机和接收机都配备有大量的天线阵列。在发射端和接收端都有大量天线的情况下，推导了系统的可达速率。以最大化可达速率为目标，给出了功率分配、预编码/合并和IRS相移的最优解。然后，它示出，当在每个子表面的反射元件的数量是非常大的，由IRS提供的有利的和可控的传播路径的数量简单地等于子表面的数量，而接收到的信噪比对应于每个有利的路径增加与反射元件的数量的平方。此外，在纯视距传播中，针对无直达路径的情况，分析了速率约束下的发射功率最小化问题。最后，数值结果证实了所得到的分析。
2020-03-20 eess.SP
Latency Minimization in Intelligent Reflecting Surface Assisted D2D Offloading Systems
在这封信中，我们调查了一个智能反射面（IRS）辅助设备到设备（D2D）卸载系统，其中IRS是用来协助计算卸载从一组用户密集的任务，另一组空闲的用户。提出了一种基于随机逐次凸逼近的双时标联合无源波束形成和资源分配算法，在降低信道状态信息（CSI）交换开销的同时，最大限度地减少了系统延迟.具体地，基于信道统计以基于帧的方式更新IRS处的高维无源波束形成向量，其中每个帧由多个时隙组成，而卸载比和用户匹配策略依赖于每个时隙中的低维实时有效信道系数来优化。算法的收敛性和计算复杂度也进行了研究。仿真结果表明，我们提出的算法显着优于传统的基准。
2021-01-12 eess.SP
When Full-Duplex Transmission Meets Intelligent Reflecting Surface: Opportunities and Challenges
由于允许在相同的频段上同时进行发送和接收，因此全双工（FD）传输已经被视为并被开发为提高有限频谱资源的利用效率的有前景的方法。近年来，随着智能反射面（IRS）技术的发展，IRS上的软控制元件可以实现波前整形、聚焦、异常反射、吸收、频移、非互易等电磁功能，从而在不增加硬件成本和几乎零能耗的情况下实现无线传播环境的重构。为了共同利用FD传输和IRS的优点，在这篇文章中，我们首先介绍了IRS的几个EM功能，有利于FD传输，然后，一些设计的FD使能IRS系统的建议和讨论，然后通过数值结果来证明所获得的好处。最后，实现FD启用IRS系统的挑战和开放的问题进行了概述和阐述。
2020-05-26 eess.SP
UAV-Assisted and Intelligent Reflecting Surfaces-Supported Terahertz Communications
本文利用无人机和智能反射面来支持太赫兹（THz）通信。为此，无人机的轨迹，IRS的相移，太赫兹子带的分配，和功率控制的联合优化进行了研究，以最大限度地提高所有用户的最小平均可达速率。提出了一种基于逐次凸逼近和速率约束惩罚（CAR）的迭代算法来获得无人机的轨迹，并将IRS相移表示为一个封闭形式的表达式，引入了代价因子。仿真结果表明，该方案显著提高了整个系统的速率性能。
2021-03-01 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Aided MISO Uplink Communication Network: Feasibility and Power Minimization for Perfect and Imperfect CSI
研究了智能反射面（IRS）辅助下的多用户多输入单输出（MISO）上行无线网络中服务质量（QoS）约束下的加权和功率最小化问题。我们对这个问题的各个方面进行了全面的调查。首先，当用户有足够的发射功率，我们提出了一个新的充分条件，保证任意的信息速率约束。这一结果加强了现有文献中的可行性条件。然后，我们设计了新的惩罚对偶分解（PDD）和非线性等式约束的交替方向方法的乘数（neADMM）为基础的解决方案，以解决依赖于IRS的QoS约束，有效地解决了可行性检查和功耗最小化问题。此外，我们进一步扩展我们的建议的情况下，信道状态信息（CSI）是不完善的，并开发了一个在线的随机算法，满足QoS约束随机不需要CSI错误的先验知识。大量的数值结果验证了我们所提出的算法的有效性。
2020-12-27 eess.SP
Downlink and Uplink Intelligent Reflecting Surface Aided Networks: NOMA and OMA
智能反射面（IRS）被设想为未来通信网络提供可重构的无线环境。在本文中，下行链路和上行链路IRS辅助非正交多址接入（NOMA）和正交多址接入（OMA）网络进行了研究，其中IRS部署通过协助小区边缘用户设备（UD）与基站（BS）进行通信来增强覆盖。为了表征系统性能，研究了具有Nakagami- $m$衰落的BS-IRS-UD链路的新的信道统计。对于每种情况下，中断概率和遍历率的封闭形式的表达式推导。为了获得进一步的了解，分集阶数和高信噪比（SNR）的斜率为每种情况下获得根据渐近近似在高SNR政权。结果表明，分集阶数受IRS反射单元数和Nakagami衰落参数的影响，但高信噪比斜率与这些参数无关。仿真结果验证了我们的分析，并揭示了优越性的IRS全双工解码和转发中继。
2021-02-04 eess.SP
Deep Reinforcement Learning Based Intelligent Reflecting Surface for Secure Wireless Communications
在本文中，我们研究了一个智能反射面（IRS）辅助的无线安全通信系统的物理层的安全，IRS是部署调整其表面反射元件，以确保安全通信的多个合法用户在存在多个窃听者。以提高系统保密率为目标，针对不同的服务质量（QoS）要求和时变信道条件，提出了一种联合优化基站波束形成和IRS反射波束形成的设计问题。针对系统的动态性和复杂性，以及非凸优化问题的挑战性，提出了一种基于深度强化学习（Deep Reinforcement Learning，DRL）的安全波束形成方法，以实现动态环境下对抗窃听者的最优波束形成策略。此外，决策后状态（PDS）和优先经验重放（PER）计划被用来提高学习效率和保密性能。具体地说，PDS能够跟踪环境的动态特性，并相应地调整波束成形策略。仿真结果表明，在IRS辅助的安全通信系统中，基于深度PDS-PER学习的安全波束形成方法能够显著提高系统的保密率和QoS满足概率。
2020-12-24 eess.SP
Intelligent Reflecting Surfaces at Terahertz Bands: Channel Modeling and Analysis
太赫兹波段的智能反射表面（IRS）需要大量的反射元件来补偿严重的传播损耗。然而，随着IRS尺寸的增长，传统的远场假设开始变得无效，并且应该考虑辐射波的球面波前。在这项工作中，我们考虑一个球面波信道模型，并追求一个全面的研究IRS辅助多输入多输出（MIMO）的功率增益和能源效率（EE）。具体来说，我们首先分析了波束聚焦和波束成形下的功率增益，并表明后者是次优的，即使是在距离IRS数米的地方。为此，我们推导出一个近似的，但准确的，封闭形式的表达下波束成形的功率增益的损失。基于导出的模型，我们接下来证明了IRS在辐射近场中操作并执行波束聚焦时可以显着提高MIMO的EE。数值结果证实了我们的分析，并提供新的见解的设计和性能的红外辅助太赫兹通信。
2021-03-28 eess.SP
Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) With Multiple Intelligent Reflecting Surfaces
研究了多个具有离散相移的智能反射面（IRS）辅助的非正交多址接入（NOMA）网络，其中每个用户设备（UD）由一个IRS提供服务以改善接收信号的质量。根据基站（BS）和每个UD之间是否存在直接链路，考虑了两种情况，并对每种情况下的中断性能进行了分析。具体地说，在高信噪比（SNR）制度的中断概率的上限和下限的渐近表达式推导。在此基础上，得到了分集阶数。结果表明，离散相移的使用不会降低分集阶数。更重要的是，仿真结果表明，离散相移的3位分辨率足以实现接近最佳的中断性能。仿真结果也暗示了IRS优于全双工解码转发中继。
2021-05-25 eess.SP
Secure Beamforming for Multiple Intelligent Reflecting Surfaces Aided mmWave Systems
本文研究了多智能反射面辅助毫米波系统中的安全波束形成问题。在该系统中，通过控制每个IRS的开关状态以及优化IRS的相移矩阵来最大化保密率。该问题是一个发射波束形成和IRS控制的联合优化问题，其目标是在总发射功率和单位模约束下最大化保密率。由于约束条件和耦合变量的非凸性，使得该问题难以得到最优解。为了解决这个问题，我们提出了一个交替优化（AO）的基础上连续凸近似（SCA）和流形优化（MO）技术的算法。仿真结果表明，该算法能有效提高保密率，且性能优于传统的单IRS辅助方案。
2020-12-25 eess.SP
Joint Trajectory and Passive Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-Aided UAV Communications: A Deep Reinforcement Learning Approach
研究了智能反射面（IRS）辅助无人机（UAV）通信系统，通过在多个建筑物上安装多个IRS，部署UAV为用户设备（UE）提供服务，以提高UAV与UE之间的通信质量。当UE移动时，通过联合优化无人机的轨迹和IRS反射元件的相移，最大化系统的能量效率，包括UE的数据速率和UAV的能量消耗，并考虑IRS的选择以达到节能的目的。由于系统是复杂的，环境是动态的，这是具有挑战性的低复杂度的算法，通过使用传统的优化方法。为了解决这个问题，我们首先通过离散化轨迹提出了一种基于深度Q网络（DQN）的算法，该算法具有训练时间的优势。此外，我们提出了一种基于深度确定性策略梯度（DDPG）的算法来处理连续轨迹的情况，以获得更好的性能。实验结果表明，该算法实现了相当的性能相比，其他传统的解决方案。
2022-08-30 eess.SP
Channel Estimation for Distributed Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Multi-User MISO Systems
智能反射面（IRSs）辅助的无线通信有望改善系统性能，但由于反射元件的无源性质，对信道估计（CE）提出了新的挑战。虽然已经出现了一些用于IRS辅助的多输入单输出（MISO）系统的CE协议，但它们要么需要长的信道训练时间，要么是在信道稀疏性假设下开发的。此外，现有的作品集中在一个单一的IRS，而在实践中，多个这样的表面应安装真正受益于重新配置传播环境的概念。鉴于这些挑战，本文解决了分布式IRS辅助多用户MISO系统的CE问题。一个最佳的CE协议，需要相对较低的训练开销，开发使用贝叶斯技术的实际假设下，BS-IRS信道是由视线（LoS）组件占主导地位。在CE期间在所有IRS所需的相移矢量的最优解的确定和最小均方误差（MMSE）估计的BS用户直接信道和IRS用户信道的推导。仿真结果证实了归一化MSE（NMSE）的分析，并建立所提出的协议相比，基准计划的训练开销方面的优势。
2020-09-23 eess.SP
Submodular Optimization for Placement of Intelligent Reflecting Surfaces in Sensing Systems
本文研究感知系统中智能反射面（IRS）的最优部署问题，通过最大化互信息准则确定IRS平台近似最优部署，证明其次模性后采用常数因子近似算法求解，最坏情况性能下界为63%。
2023-10-22 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Aided MISO Uplink Communication Network: Feasibility and Power Minimization for Perfect and Imperfect CSI
研究了智能反射面（IRS）辅助下的多用户多输入单输出（MISO）上行无线网络中服务质量（QoS）约束下的加权和功率最小化问题。我们对这个问题的各个方面进行了全面的调查。首先，当用户有足够的发射功率，我们提出了一个新的充分条件，保证任意的信息速率约束。这一结果加强了现有文献中的可行性条件。然后，我们设计了新的惩罚对偶分解（PDD）和非线性等式约束的交替方向方法的乘数（neADMM）为基础的解决方案，以解决依赖于IRS的QoS约束，有效地解决了可行性检查和功耗最小化问题。此外，我们进一步扩展我们的建议的情况下，信道状态信息（CSI）是不完善的，并开发了一个在线的随机算法，满足QoS约束随机不需要CSI错误的先验知识。大量的数值结果验证了我们所提出的算法的有效性。
2020-12-22 eess.SP
Integrating Movable Antennas and Intelligent Reflecting Surfaces (MA-IRS): Fundamentals, Practical Solutions, and ISAC
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文提出整合可移动天线与智能反射面以提升无线网络性能，并探讨其在集成感知与通信中的应用。
2026-01-04 eess.SP
High-Resolution Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface-Assisted MmWave Communications
本文研究了智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）通信中的高分辨率信道估计问题，这是保证进一步高速率数据传输的前提。针对毫米波信道的稀疏性，从稀疏信号恢复的角度提出了级联信道估计问题，并提出了一种新的两步级联信道估计算法，用于在IRS辅助的毫米波MIMO通信中高分辨率地估计用户-IRS-基站级联信道。更具体地，第一步是估计粗略的角域信息（ADI），并通过波束训练进一步建立鲁棒上行链路。第二步，利用粗ADI，提出了一种自适应网格匹配追踪（AGMP）算法，以较低的复杂度估计高分辨率的级联信道状态信息（CSI）。仿真结果验证了所提出的两步信道估计协议明显优于现有技术方案，即，基于波束训练的信道估计，同时可以获得理想CSI所达到的接近最优的系统性能。
2020-06-21 eess.SP
Weighted Sum-Rate Optimization for Intelligent Reflecting Surface Enhanced Wireless Networks
智能反射面（IRS）是为未来通信系统构建可编程无线环境的一种很有前途的解决方案。在实践中，IRS由大量低成本元件组成，这些元件可以通过无源波束形成以完全可定制的方式引导入射信号。在本文中，我们考虑了一个IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）下行通信系统。特别地，通过联合优化基站（BS）处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成来最大化所有用户的加权和速率。此外，我们考虑了一个实际的IRS假设，其中的无源元件只能将入射信号转移到离散的相位水平。首先通过拉格朗日对偶变换对该非凸问题进行解耦，然后对主、被动波束形成进行交替优化。基于分数规划方法对基站处的有源波束形成进行了优化。在此基础上，提出了三种适用于IRS无源波束形成的高效算法，并给出了算法的解析表达式。仿真结果验证了所提出的算法的有效性相比，不同的基准计划。
2019-05-30 eess.SP
Multi-Person Passive WiFi Indoor Localization with Intelligent Reflecting Surface
在过去的几年里，人们对使用商用WiFi设备实现被动人体定位的研究兴趣越来越大。然而，由于WiFi信号的基本有限的空间分辨率，用现有的商品WiFi设备实现精确定位仍然非常困难。为了解决这个问题，在本文中，我们提出了利用智能反射表面（IRS），这是由大量的可控反射元件，调制WiFi信号的空间分布，从而打破了WiFi信号的空间分辨率限制，实现精确定位提供的自由度。具体来说，在单人情况下，我们推导出封闭形式的解决方案，以最佳控制的IRS元素的相移。在多人场景中，我们提出了一种旁瓣抵消算法来消除远近效应，以迭代的方式实现多人的准确定位。大量的仿真结果表明，在不改变现有的WiFi基础设施，所提出的框架可以定位多个移动的人被动亚厘米精度下的多径干扰和随机噪声。
2022-01-29 eess.SP
Hybrid Relay-Reflecting Intelligent Surface-Assisted Wireless Communication
可重构智能表面（RIS）已成为增强无线通信容量的一种经济高效的解决方案。然而，最近的研究表明，一个非常大的表面需要一个RIS辅助通信系统，否则，他们可能会优于传统的继电器。此外，RIS的性能增益可能会因诸如有限分辨率移相器之类的硬件损伤而显著降低。为了克服这些挑战，我们提出了一种新的概念的混合中继反射智能表面（HR-RIS），其中一个或几个元素部署与功率放大器（PA）作为有源中继，而其余的元素只反映入射信号。提出了两种体系结构，包括固定和动态HR-RIS。它们的系数矩阵是基于交替优化（AO）和功率分配策略获得的，这使得能够理解RIS和基于中继的系统的基本性能，并在两者之间进行权衡。仿真结果表明，与传统的RIS辅助系统相比，所提出的方案，尤其是动态HR-RIS方案，在频谱效率（SE）和能量效率（EE）方面都有显著的提高。特别是，HR-RIS的有利设计和部署是通过分析推导和数值证明的。
2021-03-05 eess.SP
Convolutional Autoencoder-Based Phase Shift Feedback Compression for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Wireless Systems
近年来，智能反射表面（IRS）由于其显著提高能量和频谱效率的潜力/能力而成为6 G的一项有前途的技术。为此，调整IRS的反射元件的相位是至关重要的，并且大多数研究工作集中在如何针对不同的优化目标优化/调整相位。特别地，量化相移（QPS）被假设为在IRS处可用，然而，量化相移并不总是保持，并且在实践中应当被反馈到IRS。不幸的是，反馈信道通常是带宽有限的，这不能支持QPS的大量反馈开销，特别是对于大量反射元件和/或每个反射元件的量化水平。为了打破这一瓶颈，在这封信中，我们提出了一种基于卷积自动编码器的方案，其中QPS在接收机侧被压缩，并在IRS侧被重构。为了解决分布不匹配和梯度消失的问题，我们去除了批归一化（BN）层，并引入了去噪模块。通过这样做，可以在带宽受限的反馈信道中实现具有可靠重构精度的高压缩比，并且还可以适应假设IRS处可用QPS的现有工作。仿真结果证实了通过反馈信道的反馈/压缩的QPS的高重建精度，并表明所提出的方案可以显着优于现有的压缩算法。
2021-10-27 eess.SP
One-Bit Symbol-Level Precoding for MU-MISO Downlink with Intelligent Reflecting Surface
研究了基于智能反射面的多用户多输入单输出（MISO）下行链路符号级预编码（SLP）。具体地说，通过假设在基站（BS），这是由于使用低分辨率DAC在大规模发射天线的制度，在BS和在IRS的相移的一位SLP的联合设计，提出了一个目标，最大限度地减少最坏情况下的符号错误概率（SEP）的用户在PSK调制。该联合设计问题本质上是一个混合整数非线性规划问题。为了解决这个问题，我们交替优化一位信号和相移。对于前者，松弛的一位SLP问题的一个对偶的解决镜像下降（MD）方法与最大块改进（MBI）算法。对于后者，采用加速投影梯度（APG）方法来优化相位。数值结果表明，所提出的联合设计可以获得更好的SEP性能比传统的线性预编码和一位SLP。
2020-09-29 eess.SP
Hybrid Relay-Reflecting Intelligent Surface-Aided Wireless Communications: Opportunities, Challenges, and Future Perspectives
可重构智能表面可重构智能表面（RISs）已经作为一种成本和能量有效的技术出现，其可以通过在优选方向上反射无线电波来定制和编程物理传播环境。然而，RIS的纯被动反射不仅限制了端到端信道波束成形增益，而且阻碍了用于RIS处的相位控制的准确信道状态信息的获取。在本文中，我们提供了一个概述的混合继电器反射智能表面（HR-RIS）架构，其中只有少数元素是活跃的，并连接到功率放大器和射频链。少量有源元件的引入实现了显著的系统性能改善，这也可以补偿由于硬件损伤（诸如有限分辨率移相器的部署）而导致的损失。特别地，主动处理有助于在HR-RIS处的有效信道估计和定位。我们提出了两种实用的架构HR-RIS，即固定和动态HR-RIS，并讨论其应用波束成形，信道估计，和本地化。HR-RIS辅助通信的好处，主要挑战和未来的研究方向也被强调。一个示例性部署方案的数值结果表明，只有四个有源元件的HR-RIS可以达到高达42.8%和41.8%的频谱效率和能源效率的提高，分别与传统的RIS相比。
2021-06-18 eess.SP
Time-Modulated Intelligent Reflecting Surface for Waveform Security
本文提出了一种基于时间调制智能反射面（IRS）的OFDM波形安全增强方法，通过控制IRS周期性TM模式保留授权方向信息并扰乱其他方向，并设计了线性与平面两种TM模式以权衡实现复杂度与旁瓣抑制效果。
2023-10-20 eess.SP
STAR-RISs: Simultaneous Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文研究了同时透射和反射的可重构智能表面（STAR-RISs）。与传统的反射式RISs相比，STAR-RISs通过同时传输和反射，覆盖范围扩展到360度。提出了一种通用的STAR-RIS硬件模型。在此基础上，分析了STAR-RISs的分集增益，并与传统RISs进行了比较。数值模拟验证了分析结果，并证明了完整的多样性顺序可以实现双方的STAR-RIS。
2021-03-29 eess.SP physics.app-ph
Making Intelligent Reflecting Surfaces More Intelligent: A Roadmap Through Reservoir Computing
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
介绍了一种基于神经网络的智能反射面辅助无线通信系统信号处理框架。通过对IRS的“元原子”内部的射频（RF）损伤（包括非线性和记忆效应）进行建模，我们提出了一种方法，该方法将整个IRS辅助系统概括为水库计算（RC）系统，一种有效的递归神经网络（RNN）在“混沌边缘”附近的状态下运行。该框架使我们能够利用这种“制造”的无线环境的非线性，以克服由于模型失配的链路退化。因此，无线信道的随机性和RF缺陷自然地嵌入RC框架中，使得内部RC动态处于混沌的边缘。在此基础上，讨论了信道状态信息获取、无源波束形成设计和物理层参考信号设计等实际问题。
2021-02-06 cs.AI eess.SP
