Asymptotically Near-Optimal Hybrid Beamforming for mmWave IRS-Aided MIMO Systems
针对IRS辅助毫米波MIMO系统，首次仅利用有效信道推导出反射向量与混合波束成形矩阵的联合优化近最优解，仿真证明其性能超越SOTA且对信道估计误差具有稳健性。
2024-04-25 eess.SP
Sum-Rate Maximization in Distributed Intelligent Reflecting Surfaces-Aided mmWave Communications
在本文中，我们专注于多用户毫米波（mmWave）系统中的分布式智能反射面（D-IRS），其中基站（BS）通过多个IRS与用户通信的和速率优化。BS发射波束成形、IRS开关矢量和IRS的相移被联合优化，以在最小用户速率、单位模数和发射功率约束下最大化和速率。为了解决由此产生的非凸优化问题，我们开发了一个有效的交替优化（AO）算法。具体地说，非凸问题转化为三个子问题，这是交替解决。采用基于连续凸近似（SCA）的算法，推导出基站发射波束形成和IRS相移的解，并提出一种贪婪算法设计IRS开关矢量。从理论上分析了该算法的复杂度。数值结果表明，D-IRSs辅助方案可以显着提高和速率和能量效率的性能。
2021-01-21 eess.SP
User Tracking and Direction Estimation Codebook Design for IRS-Assisted mmWave Communication
针对IRS辅助毫米波通信中移动用户时变信道需调整IRS反射模式的问题，提出基于峰值似然方向估计的码本用户跟踪算法，设计专用优化码本，以低开销实现更低估计误差、更高SNR与有效速率，性能优于两类基准方案。
2024-09-16 eess.SP
Performance Analysis of Multi-IRS Aided Multiple Operator Systems at mmWave Frequencies
本文研究毫米波频段多运营商系统中智能反射面的性能，推导了不同合作方案下的遍历和频谱效率，证明各运营商可独立控制其IRS，跨运营商合作仅带来边际收益。
2025-07-17 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
On the Impact of an IRS on the Out-of-Band Performance in Sub-6 GHz & mmWave Frequencies
本文研究一个运营商部署的IRS对另一运营商带外用户性能的影响，通过推导遍历频谱效率、中断概率并分析信噪比变化，证明IRS在sub-6 GHz和毫米波频段均能为带外运营商带来免费的增益。
2024-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Location Sensing and Channel Estimation for IRS-Aided mmWave ISAC Systems
针对IRS辅助毫米波ISAC系统，提出两阶段传输方案与AS-TVBI算法，联合感知位置并估计信道，利用稀疏性提升性能，仿真验证优越性。
2023-11-14 eess.SP
Joint Resource Optimization for IRS-Assisted mmWave MIMO under QoS Constraints
本文主要研究了智能反射表面增强毫米波系统中多用户动态资源的非凸联合优化问题，其中所有用户都集中在唯一的簇波束上。首先，将上述非线性问题的目标函数转化为服务质量约束下的二次规划形式。进一步提出了一种动态功率分配的多块交替优化框架，以获得最大和速率，其中采用放松的ADMM算法来求解最佳全数字预编码器，并通过梯度投影获得相应的无源反射矩阵。仿真结果表明，在高信干噪比下，波束优化应得到重视，但在硬件尺寸达到极限的情况下，联合动态资源分配仍能进一步提高系统性能。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Assisted Millimeter Wave Communications: Joint Active and Passive Precoding Design
毫米波（MmWave）通信由于其丰富的频谱资源而能够支持多千兆比特的无线接入。然而，严重的路径损耗和高方向性使其容易受到阻塞事件的影响，这在室内和密集的城市环境中可能是频繁的。为了解决这个问题，在本文中，我们引入智能反射表面（IRS）作为一种新技术，以提供有效的反射路径，以增强毫米波信号的覆盖范围。在此框架下，我们研究了联合主动和被动预编码设计的IRS辅助毫米波系统，其中多个IRS部署，以协助数据传输从基站（BS）到单天线接收机。我们的目标是最大限度地提高接收信号功率，通过联合优化发射预编码矢量在BS和所使用的IRS被动波束成形的相移参数。虽然这样的优化问题一般是非凸的，我们表明，通过利用毫米波信道的一些重要特性，可以得出一个最佳的封闭形式的解决方案，为单一的IRS的情况下，可以获得一个接近最佳的解析解的多IRS的情况下。我们的分析表明，接收信号的功率增加平方的反射元件的数量为单IRS和多IRS的情况下。仿真结果验证了我们提出的解决方案的最优性和近优性。结果还表明，IRS可以帮助创建有效的虚拟LOS路径，从而大大提高毫米波通信中对阻塞的鲁棒性。
2020-10-18 eess.SP
Near-Field Sparse Bayesian Channel Estimation and Tracking for XL-IRS-Aided Wideband mmWave Systems
Zhejiang University（浙江大学）；Southern University of Science and Technology (SUSTech)（南方科技大学）
本文提出了一种基于张量的稀疏信道估计与跟踪算法，用于XL-IRS辅助的宽带毫米波系统，以提高信道估计精度并减少试点开销。
2026-01-16 eess.SP
Multi-Block Attention for Efficient Channel Estimation in IRS-Assisted mmWave MIMO
School of Electrical and Computer Engineering, University of Tehran（德黑兰理工大学电子与计算机工程学院）；Department of Computer Engineering, Sharif University of Technology（谢赫·伊斯兰技术大学计算机工程系）
本文提出基于深度学习的多块注意力框架，通过选择性关闭IRS元件和两阶段架构，减少训练开销并提升信道估计精度，实验表明在10dB信噪比下NMSE降低51%。
2026-05-14 cs.LG eess.SP
Intelligent Reflective Surface vs. Mobile Relay-supported NLoS Avoidance in Indoor mmWave Networks
第六代无线通信（6G）被设想为产生用于改善端到端通信性能的各种技术，其中通信被设想为利用毫米波（mmWave）频率和更高频率的无线信号。其中，这些技术包括智能反射表面（IRS）和移动中继（MR），其设想的作用包括减轻非视线（NLoS）连接的负面影响，特别是在毫米波和更高频率下。这些技术背后的核心思想是使用协作网络，其中源向中继器（在这种情况下为IRS或MR）发送信号，该信号在接收时被转发到目的地。当比较这两种技术时，重要的是要认识到IRS主要被设想为附着到环境中的各种对象（例如墙壁和家具）的静态实体。相比之下，MR将具有更高的自由度，因为它们将能够在环境中无缝定位。基于上述假设，我们推导出一种用于确定室内环境中IRS和MR的最佳位置的方法，即，最大化源和目的地之间的端到端链路质量的方法。接下来，我们捕获在室内毫米波通信中IRS和MR支持的NLoS避免的通信质量指标。我们的研究结果表明，从端到端的链路质量的角度来看，MR通常优于IRS，这表明其利用潜力的吞吐量优化的NLoS避免场景。
2022-07-14 cs.ET cs.NI eess.SP
Joint Hybrid Precoding and Multi-IRS Optimization for mmWave MU-MISO Communication Network
针对多IRS辅助毫米波通信网络，提出联合优化混合预编码与IRS波束成形的迭代算法，结合IA、MM及MBCD方法求解非凸问题，仿真验证其可达速率优于多种基准方案。
2025-03-19 eess.SP math.PR stat.CO
Throughput Maximization for Intelligent Refracting Surface Assisted mmWave High-Speed Train Communications
本文研究智能折射表面辅助的毫米波高速列车通信系统，提出两阶段交替优化算法联合设计IRS离散相移与功率分配，以最大化整体吞吐量。
2023-11-30 cs.IT eess.SP math.IT
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
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
Beam Squint in Ultra-wideband mmWave Systems: RF Lens Array vs. Phase-Shifter-Based Array
在这篇文章中，我们讨论了超宽带毫米波（mmWave）系统的射频（RF）透镜的潜力。在波束偏斜方面，我们比较了所提出的RF透镜天线与基于移相器的阵列的混合波束形成。为了降低全数字波束成形的复杂性，研究人员提出了基于RF透镜的混合波束成形。然而，毫米波系统的使用导致带宽增加，这引起波束偏斜现象。我们首先找到了介质射频透镜天线中波束斜视的成因。基于各频率下的波束形成增益，验证了在特定情况下，射频透镜可以不受波束偏斜的影响。我们使用3D电磁分析软件来数值解释每种天线类型的波束偏斜。基于此结果，我们提出了降低的频谱效率的系统级模拟与三维室内光线追踪。最后，为了验证我们的分析，我们制作了一个实际的RF透镜天线，并使用毫米波NI PXIe软件定义无线电系统演示了实际性能。
2021-12-08 cs.NI cs.SY eess.SP
Beam Scanning for Integrated Sensing and Communication in IRS-aided mmWave Systems
本文研究IRS辅助毫米波ISAC系统，提出STAS协议实现同时波束训练与感知，推导了通信可达速率与感知角度估计CRB的闭式解，并验证了其在平衡通信与感知性能上优于基准协议。
2023-07-01 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Based Integrated Location Sensing and Communication for mmWave SIMO Systems
在本文中，我们建立了一个集成的传感和通信（ISAC）系统的基础上分布式半被动智能反射表面（IRS），它允许位置传感和数据传输同时进行，共享相同的频率和时间资源。设计了基于ISAC的ISAC系统的详细工作流程，包括传输协议、位置检测和波束形成优化。具体地，每个相干块由两个周期组成，具有两个时间块的ISAC周期和纯通信（PC）周期。在ISAC周期的每个时间块期间，同时执行数据传输和用户定位。在第一时间块中估计的用户位置将用于第二时间块中的波束成形设计。在PC时段期间，通过调用在ISAC时段的第二时间块中估计的用户位置来进行波束成形设计，仅进行数据传输。{ \color{black}}仿真结果表明，所提出的位置感知方案可以达到毫米级的定位精度，证明了所提出的基于ISAC的IRS框架的优势。此外，本文提出的两种基于位置估计的波束形成方案与基于理想信道状态信息的基准波束形成方案的性能相当，验证了利用位置感知信息进行波束形成设计的有效性。
2022-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Transmission for Intelligent Reflecting Surface-Assisted mmWave and Terahertz Systems
这封信的重点是智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）系统的安全传输，其中基站（BS）通过IRS与其目的地通信，存在被动窃听者。为了最大化系统的保密率，在发射功率和离散相移的约束下，在BS的发射波束形成和在IRS的反射矩阵联合优化。首先证明了在秩一信道假设下波束形成设计与相移设计无关。然后，制定的非凸问题转化为两个子问题，这是解决交替。推导了基站发射波束形成的封闭解，提出了基于半定规划（SDP）和基于逐元素块坐标下降（BCD）的反射矩阵设计方法。我们提出的方法的复杂性进行了理论分析。仿真结果表明，所提出的IRS辅助安全策略可以显着提高保密率性能，无论窃听者的位置（附近或阻挡机密波束）。
2020-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Broadband Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Aided mmWave Massive MIMO Systems
针对 IRS 辅助毫米波大规模 MIMO 的高维宽带信道估计难题，提出基于压缩感知的下行导频框架，结合分布式 OMP、公共稀疏性与冗余字典降低导频开销并提升估计性能。
2023-07-13 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Denoising Neural Network Assisted Compressive Channel Estimation for mmWave Intelligent Reflecting Surfaces
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CentraleSupélec（中央理工-高等电力学院）；Université Paris-Saclay（巴黎-萨克雷大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
将大型智能反射表面（IRS）集成到毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）中已经成为改善覆盖和吞吐量的有前途的方法。大多数现有的工作假设理想的信道估计，这可能是具有挑战性的，由于高维级联MIMO信道和无源反射元件。因此，本文提出了一种深度去噪神经网络辅助的毫米波IRS系统压缩信道估计，以减少训练开销。具体来说，我们首先介绍了一种混合被动/主动IRS架构，其中很少的接收链被用来估计上行链路用户到IRS信道。在通道训练阶段，只有一小部分元件将被连续激活以使部分通道发声。此外，可以基于压缩感测从有限的测量重构完整的信道矩阵，由此利用不同子载波之间的角域毫米波MIMO信道的公共稀疏性以提高准确度。此外，一个复值去噪卷积神经网络（CV-DnCNN）进一步提出了增强性能。仿真结果表明，所提出的解决方案优于国家的最先进的解决方案。
2020-08-30 cs.IT cs.LG eess.SP
Hybrid Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Millimeter Wave MIMO Systems
由于采用毫米波（mmWave）频段的通信系统必须使用大型天线阵列来克服mmWave信号的严重传播损耗，因此混合波束成形已被认为是mmWave通信的组成部分。最近，智能反射表面（IRS）已经被提出作为一种创新技术，其可以通过使用低成本的无源反射元件来显著改善毫米波通信系统的性能。在本文中，我们研究了红外辅助毫米波多输入多输出（MIMO）系统与混合波束形成架构。本文首先利用毫米波信道的稀疏散射结构和大尺度特性，研究了窄带MIMO系统中IRS反射矩阵和混合波束形成器的联合设计。然后，我们将所提出的联合设计推广到宽带MIMO系统与正交频分复用（OFDM）调制，利用频率选择性毫米波信道的角度稀疏。仿真结果表明，所提出的联合设计可以显着提高系统的频谱效率，并实现优于现有设计的性能。
2022-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Compressed Channel Estimation for IRS-Assisted Millimeter Wave OFDM Systems: A Low-Rank Tensor Decomposition-Based Approach
研究了智能反射面辅助毫米波正交频分复用（OFDM）系统下行链路信道估计问题。通过探索毫米波信道固有的稀疏散射特性，我们表明，接收到的信号可以表示为一个低秩的三阶张量，允许张量秩分解，也被称为典型的polyadic分解（CPD）。一个结构化的CPD为基础的方法来估计信道参数。我们的分析表明，我们提出的方法所需的训练开销低至O（U^2），其中U表示级联通道的稀疏性。仿真结果表明了该方法的有效性。
2022-03-30 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Aided Multi-User Millimeter-Wave Communications for Coverage Enhancement
智能反射表面（IRS）被认为是未来无线系统中控制无线电传播环境的一种有前途的解决方案。在本文中，我们提出了一种分布式智能反射面（IRS）辅助多用户毫米波（mmWave）系统，其中IRS被利用来增强毫米波信号的覆盖范围时，基站和用户之间的直接链路不可用。首先，建立了一个主被动联合波束形成问题的加权和速率最大化。然后，提出了一种具有封闭形式表达式的交替迭代算法来解决具有挑战性的非凸问题，从而解耦有源和无源波束形成变量。此外，我们设计了一个约束松弛技术，以解决单位模量的限制有关的IRS。数值结果表明，分布式IRS可以潜在地提高现有无线系统的通信性能。
2020-10-30 eess.SP
Demo: MmWave Lens MIMO
在第五代（5G）通信中，射频透镜天线以其高天线增益和低硬件成本的优点被引入模拟/数字混合波束形成技术中。在本文中，我们设计和制造适当的射频透镜天线的毫米波通信中确定的仿真分析，并提出了一个实时毫米波透镜MIMO测试平台。此外，在传统的相移MIMO，波束偏斜，毫米波通信的宽带所造成的问题，估计与制作的RF透镜天线。
2020-04-27 cs.NI eess.SP
Bayesian Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface-Aided mmWave Massive MIMO Systems With Semi-Passive Elements
针对带半无源元素的IRS辅助毫米波大规模MIMO系统，提出基于VI-SBL的贝叶斯信道估计器，仅用上行训练信号估计所有链路，降低误差与开销，提升频谱和能量效率。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Fast Beam Training and Alignment for IRS-Assisted Millimeter Wave/Terahertz Systems
由于智能反射表面（IRS）能够重塑无线传输环境，因此已成为解决毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）通信中阻塞问题的有竞争力的解决方案。然而，由于IRS的被动特性，获得IRS辅助系统的信道状态信息是相当具有挑战性的。在本文中，我们考虑的问题，波束训练/对齐的IRS辅助下行mmWave/THz系统，其中多天线基站（BS）与混合结构的IRS辅助单天线用户服务。通过利用BS-IRS-用户级联信道的固有稀疏结构，波束训练问题被公式化为联合稀疏感知和无相位估计问题，其涉及设计稀疏感知矩阵和开发有效的估计算法以从压缩无相位测量中识别最佳波束对准。理论分析表明，所提出的方法可以确定最佳对齐，只有少量的训练开销。仿真结果表明，无论是视线（LOS）和NLOS的情况下，所提出的方法获得了显着的性能改善现有的最先进的方法。值得注意的是，它可以实现接近穷举波束搜索方案的性能，同时将训练开销减少95%。
2021-10-03 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
Secrecy Rate Maximization in Multi-IRS Millimeter Wave Networks
本文研究了在毫米波（mmWave）网络的物理层配备多个智能反射面（IRS）的安全性增加的问题。在该网络中，多个IRS帮助基站（BS）将信号到达期望的用户，并且同时维护网络的安全性，即保护信号不被不允许的窃听者接收。该方案的目标是通过联合优化BS处的主动波束形成和IRS处的被动波束形成来最大化保密率。这导致了一个非凸优化问题，我们解决分解成两个子问题。这些子问题交替使用半定松弛（SDR）技术解决有源和无源波束形成设计问题。最后，通过仿真对算法的性能进行了评估.这些结果表明，在毫米波频段工作的无线网络中，使用多个IRS在提高保密率方面具有优越性。
2021-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Double Intelligent Reflecting Surface-assisted Multi-User MIMO mmWave Systems with Hybrid Precoding
研究了双智能反射面（IRS）对毫米波（mmWave）多用户多输入多输出（MIMO）网络频谱利用率的影响。具体而言，我们的目标是解决一个加权和速率最大化问题，通过联合优化的数字预编码在发射机和模拟移相器在IRS，受最小可实现的速率约束。为了便于设计一个有效的解决方案，我们首先重新制定成一个易于处理的利用优化最小化（MM）方法的原始问题。然后，提出了一种块坐标下降（BCD）方法，以获得一个次优的解决方案，其中的预编码矩阵和移相器交替优化。具体地，数字预编码矩阵设计问题通过二次约束二次规划（QCQP）来解决，而模拟相移优化通过黎曼流形优化（RMO）来解决。分析了算法的收敛性和计算复杂性。最后，仿真结果验证了所提出的设计的性能，以及双IRS在提高频谱效率的有效性。
2021-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Integrated Sensing and Communications for mmWave Channels
针对毫米波ISAC系统，本文联合优化雷达协方差矩阵、通信波束成形与IRS相移，提出基于QT、AO、MM和流形优化的低复杂度算法，提升通信速率并兼顾雷达波形匹配。
2024-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Millimeter-wave Massive MIMO with Transmit Antenna Selection for IoT Networks
提出了一种基于智能反射面（IRS）辅助的毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）系统，该系统采用正交空时分组码（OSTBC）进行发射天线选择（TAS）。该系统将TAS和IRS与用于60 GHz毫米波通信的混合模拟-数字波束成形（HBF）相结合，以利用TAS、OSTBC、模拟波束成形（ABF）和发射数字预编码技术的优点。然而，所提出的系统，受益于OSTBC方案的发射分集增益以及波束形成器和IRS技术的信噪比（SNR）增益。仿真结果表明，采用迫零预编码技术的TAS-OSTBC系统性能优于采用OSTBC方案的TAS系统。此外，由于提供了波束成形增益，随着天线阵元数量的增加，比特出错率（BER）性能显著改善。此外，增加反射元件的数量进一步增强了误差性能。仿真结果还表明，采用混合预编码的TAS-OSTBC系统比采用ABF的TAS-OSTBC系统具有更好的误码率性能，而采用IRS辅助的系统性能明显优于不采用IRS技术的传统系统。这使得所提出的IRS辅助系统成为物联网（IoT）网络的有吸引力的解决方案。
2022-12-12 cs.IT eess.SP math.IT
Delay-Constrained Joint Power Control, User Detection and Passive Beamforming in Intelligent Reflecting Surface Assisted Uplink mmWave System
毫米波（mmWave）通信提供对具有带宽和丰富的频谱的访问。然而，毫米波对阻塞的高度敏感性带来了关键挑战，特别是对低延迟服务。本文提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助毫米波方案，以克服阻塞的影响。新的方法开发，以最大限度地减少用户功率的多用户毫米波系统，通过联合优化单个设备的功率，多用户检测矩阵和无源波束形成，受到延迟的要求。提出了一种交替优化框架，将联合优化问题分解为三个子问题进行迭代优化直至收敛。特别是，封闭形式的表达式设计的功率和多用户检测矢量的更新。IRS的配置被配制成一个逆最小化（SIMin）的分数规划问题的总和，并通过开发一个新的解决方案的基础上交替方向的乘法器（ADMM）解决。该配置也被解释为延迟残差最大化问题，并有效地解决了设计一个新的复杂的循环流形优化（CCMO）方法。数值结果证实了我们的算法在节能方面的可行性和有效性，与现有的半定松弛技术相比。
2021-04-19 eess.SP
RF Lens-Embedded Antenna Array for mmWave MIMO: Design and Performance
第五代无线通信系统（5G）对高数据速率的需求要求充分利用毫米波频段的宽带。寻求补偿毫米波的高路径损耗并实现增益和方向性的研究人员已经提出毫米波多输入多输出（MIMO）系统利用波束成形系统。毫米波中的混合波束成形通过在模拟处理块中使用移相器在实现高增益和方向性方面展示了有前途的性能。然而，仍然存在的问题是毫米波波束成形系统的实际实现;制造这样的系统是昂贵且复杂的。为了降低这种成本和复杂性，本文提出了透镜天线的实际原型，作为未来5G毫米波混合波束成形系统中使用的有效设备。使用透镜作为无源移相器能够在没有有源移相器的沉重网络的情况下实现波束成形，而增益和方向性通过透镜的能量聚焦特性来实现。本文提出了两种类型的透镜天线，一种用于静态，另一种用于移动使用。通过软件定义无线电（SDR）平台，使用测量和仿真数据以及链路级分析来评估其性能。结果表明，透镜天线的高增益和方向性，其改进的波束切换的可行性相比，当不使用透镜的前景。系统级评估显示，在真实的室内和室外环境中显着的吞吐量增强。此外，通过对不同透镜尺寸的评估，讨论了透镜天线的设计问题。
2018-01-22 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Millimeter Wave MIMO Full Duplex Systems
针对毫米波全双工系统自干扰抑制的硬件成本与功耗问题，提出用近场IRS替代模拟/混合波束成形，联合主被动波束成形实现加权和速率最大化，性能显著优于传统方案。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Millimeter Wave Communications: Joint Power Allocation and Beamforming Design
智能反射面（IRS）技术为毫米波（mmWave）通信系统提供了比现有技术更可行的传播路径以克服阻塞。在本文中，我们考虑了一个下行链路的无线系统与IRS和制定联合功率分配和波束成形设计问题，以最大限度地提高加权和速率，这是一个多变量优化问题。针对这一问题，提出了一种基于交替流形优化的波束形成算法。仿真结果表明，该优化算法在提高无线通信系统的加权和速率方面明显优于现有算法。
2020-12-24 eess.SP
Lens Antenna Arrays-Assisted mmWave MU-MIMO Uplink Transmission: Joint Beam Selection and Phase-Only Beamforming Design
研究了一种透镜天线阵列辅助的毫米波多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统。基站的波束选择矩阵和用户终端的纯相位波束形成器被联合设计，目的是最大化上行链路和速率。为了处理混合整数优化问题，通过加权最小均方误差（WMMSE）、块坐标下降（BCD）和最小化-最大化（MM）技术，提出了一种基于罚对偶分解（PDD）的迭代算法.此外，一个低复杂度的顺序优化（SO）为基础的算法提出了轻微的和速率性能损失的代价。数值结果表明，所提出的方法可以实现更高的和率比国家的最先进的方法。
2022-07-30 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Resilient Design for MEC Offloading over Millimeter Wave Links
本文针对毫米波MEC网络中阻塞导致链路中断的问题，提出IRS辅助的卸载方案，通过交替优化设备功率、多用户检测与无源波束成形最小化移动功率，并设计CCMO和SIMin-ADMM算法高效求解大规模IRS场景。
2025-03-12 eess.SP
Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Millimeter Wave MIMO Systems
智能反射表面（IRSs）被认为是未来毫米波（mmWave）无线通信的有前途的使能者，因为它们能够创建有利的视线（LoS）传播环境。在本文中，我们研究了在下行链路IRS辅助毫米波多输入多输出（MIMO）系统的信道估计。通过利用毫米波信道的稀疏性，我们将信道估计问题表示为固定秩约束的非凸优化问题。为了解决非凸性，提出了一种有效的算法，利用交替极小化和流形优化（MO），它产生一个局部最优解。仿真结果表明，所提出的基于MO的估计（MO-EST）算法显着优于两个基准计划，并证明了MO-EST算法的鲁棒性方面的不完善的知识的稀疏水平的信道在实际实现中。
2020-05-10 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Millimeter-Wave NOMA Systems
本文研究了一种下行链路智能反射面增强毫米波非正交多址接入系统。提出了一种主动波束形成、被动波束形成和功率分配的联合优化问题。由于高度耦合的变量，制定的优化问题是非凸的。针对这一问题，提出了一种基于交替优化和逐次凸逼近的迭代算法。数值结果表明：1）该方案提供了显著的和速率增益，这证实了在mmWave-NOMA系统中引入IRS的有效性; 2）所提出的离散相移算法可以获得与连续相移算法接近的性能。
2020-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
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
Energy-Efficient Secure Offloading System Designed via UAV-Mounted Intelligent Reflecting Surface for Resilience Enhancement
针对应急场景下地面用户到边缘云的安全卸载问题，本文利用无人机搭载IRS辅助视距通信，并基于SCA联合优化功率、轨迹、相移和卸载比例，显著降低用户设备能耗。
2023-09-29 cs.SY eess.SP eess.SY
Beam Selection for Wideband Millimeter Wave MIMO Relying on Lens Antenna Arrays
基于透镜天线阵列的波束空间多输入多输出（MIMO）技术通过波束选择可以显著减少毫米波（mmWave）通信系统中射频链路的数量。然而，在宽带毫米波MIMO系统中，波束成形增益实际上是频率相关的。这种现象被称为波束偏斜，当使用传统的波束选择方法时，它会恶化系统的性能。为了解决这个问题，我们提出了一种宽带波束选择方法毫米波MIMO系统依赖于透镜天线阵列。首先，我们为每个用户选择一个在整个频带上平均能量最大的波束，然后依次选择对和速率贡献最大的波束。提出的宽带波束选择方法的性能分析。数值结果表明，该方法与传统方法相比，具有更高的总速率和能量效率。
2020-04-17 eess.SP
Spatial Channel Covariance Estimation and Two-Timescale Beamforming for IRS-Assisted Millimeter Wave Systems
研究了智能反射面辅助毫米波通信系统的空间信道协方差矩阵估计问题。空间CCM是必不可少的两个时间尺度波束形成在IRS辅助系统，然而，估计空间CCM是具有挑战性的，由于被动性质的反射元件和大尺寸的CCM所产生的大量反射元件的IRS。在本文中，我们提出了一种CCM估计方法，利用低秩以及半正定（PSD）的3级Toeplitz结构的CCM。将CCM的估计问题转化为半定规划问题，提出了交替方向乘子法（ADMM）算法。我们的分析表明，所提出的方法是理论上保证获得一个可靠的CCM估计与样本复杂度远小于CCM的维数。因此，所提出的方法可以帮助实现显着的训练开销减少。仿真结果表明了该方法的有效性和基于CCM估计的双时标波束形成方案的性能。
2022-04-17 eess.SP
Dual-Tier IRS-Assisted Mid-Band 6G Mobile Networks: Robust Beamforming and User Association
Polytechnique Montreal（蒙特利尔高等理工学院）
本文提出一种双层 IRS 协助框架，通过联合波束成形和用户关联方法，实现 FR3 频段下稳健的 6G 网络连接。
2026-01-31 eess.SP
Beam-Based Multiple Access for IRS-Aided Millimeter-Wave and Terahertz Communications
本文提出一种基于波束的IRS辅助毫米波与太赫兹通信多址接入策略，利用混合数模阵列的多个子阵列形成独立波束以消除用户间干扰，结合正交与非正交多址优势，经仿真验证大幅提升了系统容量。
2024-01-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Deep Reinforcement Learning and Unfolding: Beam Selection and Precoding for mmWave Multiuser MIMO with Lens Arrays
Zhejiang University（浙江大学）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
基于离散透镜阵列（DLA）的毫米波（mmWave）多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统由于其简单的硬件实现和优异的性能而受到广泛关注。在这项工作中，我们研究了波束选择和数字预编码矩阵的毫米波MU-MIMO系统与DLA的联合设计，以最大限度地提高和速率的发射功率约束和选择矩阵结构的约束。针对离散变量和耦合约束的非凸问题，提出了一种有效的联合神经网络设计框架，该框架由基于深度强化学习（DRL）的神经网络和基于深度展开的神经网络组成，分别用于优化波束选择和数字预编码矩阵.对于基于DRL的神经网络，我们将波束选择问题描述为一个马尔可夫决策过程，并提出了一种双深度Q网络算法来解决这个问题，基站被认为是一个代理，其中的状态，动作和奖励函数被仔细设计。在数字预编码矩阵的设计方面，本文提出了一种基于深度展开神经网络的加权最小均方误差迭代算法，该算法通过引入可训练参数将算法展开为一种分层结构。仿真结果表明，这种联合训练的神经网络明显优于现有的迭代算法，具有较低的复杂度和较强的鲁棒性。
2021-01-05 cs.IT cs.LG eess.SP
On the Impact of Spillover Losses in 28 GHz Rotman Lens Arrays for 5G Applications
这项工作演示了在毫米波（mmWave）频率下工作的透镜天线阵列的灵敏度。针对接收模式下的罗特曼透镜阵列，我们的研究集中在其最重要的缺陷：电磁（EM）能量的畸变。像差导致电场溢出到相邻端口，降低了透镜将EM能量聚焦到期望端口的能力。通过全电磁仿真，我们设计了一个28 GHz，13波束和13阵列端口罗特曼透镜阵列，以表征其性能与上述损害。我们的研究结果表明，当光束角接近阵列端射时，像差的影响更加明显。更关键的是，相应的影响畸变上所需的信号和干扰功率的上行链路多用户蜂窝系统工作在28 GHz的。所给出的结果可以用作参考，以重新校准我们的期望罗特曼透镜阵列在毫米波频率。
2018-09-27 eess.SP
Millimeter Wave Channel Estimation for Lens based Hybrid MIMO with Low Resolution ADCs
与毫米波（mmWave）频率通信相关联的高路径损耗可以通过诸如多输入多输出（MIMO）系统的大规模天线阵列来补偿。实现了使用较少射频链的混合波束成形架构，以降低功耗和硬件复杂度，同时仍然支持多流通信。我们提出了一种有效的期望最大化（EM）为基础的毫米波信道估计器的基于透镜的混合MIMO系统与低分辨率采样在接收机。研究了基于透镜的波束形成器，以提供增加的天线增益和降低的实现复杂度，因为传统的波束选择网络被排除在外。在模数转换器处实现低分辨率采样以降低功耗。所提出的解决方案与一个强大的最大后验估计的EM算法的基础上进行更好的比传统的EM方法和最小均方误差基线在中高信噪比区域。
2022-11-15 eess.SP
Robust and Secure Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided mmWave MISO Systems
在这封信中，我们研究了在智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）多输入单输出（MISO）系统中的鲁棒和安全波束形成（RSBF），其中多个单天线窃听器（Eves）任意分布在合法接收机附近。考虑到Eves信道的信道状态信息（CSI）在合法发射端是不完全已知的，在总发射功率和单位模约束下，给出了最大化最坏情况下可达保密率（ASR）的RSBF设计问题.由于这些问题是很难最佳解决，由于其非凸性和耦合变量，我们取代窃听信道的离散样本的加权组合，并提出了一个RSBF计划交替优化和半定松弛（SDR）技术的基础上，合谋和非合谋窃听的情况。仿真结果表明，所提出的RSBF方案可以有效地提高ASR，也优于其他基准计划。
2020-03-25 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Beamforming in Multi-User Multi-IRS Millimeter Wave Systems
针对多用户多IRS毫米波网络的保密速率最大化公平性问题，提出结合惩罚法、块坐标下降与SCA的优化算法及低复杂度相移映射方案，仿真验证其在收敛性和保密速率上优于传统SDP等基准方案。
2025-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
Characterization of IRS-aided Indoor Wireless Virtual-Reality with Hybrid Beamforming
本文提出一种优化效用函数的方法，在IRS辅助的MU-MIMO OFDM室内VR系统中通过混合波束成形提高频谱效率，迭代优化IRS相移，仿真与NS3高度一致，平均准确率81.57%，且复杂度优于现有设计。
2025-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
Compressive Sensing Based Channel Estimation for Millimeter-Wave Full-Dimensional MIMO with Lens-Array
毫米波透镜阵列信道估计（CE）的训练开销过大，而现有的解决方案需要额外复杂的射频移相网络。相比之下，使用天线交换网络（ASN）的透镜阵列简化了硬件，但由于ASN施加的约束，相关的CE是一项具有挑战性的任务。提出了一种基于压缩感知（CS）的全维（FD）透镜阵列CE方案，利用了毫米波信道的稀疏性。首先提出了一种在ASN更严格的Haraware约束下的飞行员训练方法，并将透镜阵列的CE问题转化为CS问题。然后，针对FD透镜阵列中多径分量角度连续性造成的功率泄漏，设计了一个冗余字典。此外，我们设计基带导频信号，以最小化基于CS理论的测量矩阵的总互相干性，以获得更可靠的CE性能。我们的解决方案提供了一个框架，将CS技术应用于透镜阵列使用简单和实用的ASN。仿真结果证明了该方法的有效性。
2019-12-23 cs.IT eess.SP math.IT
