Stable Matching for Selection of Intelligent Reflecting Surfaces in Multiuser MISO Systems
在这封信中，我们提出了一个智能反射面（IRS）选择策略多IRS辅助多用户多输入单输出（MISO）系统。特别是，我们提出的IRS选择问题作为一个稳定的匹配问题。提出了一种两阶段的用户-IRS分配算法，其主要目标是实现稳定的用户-IRS匹配，从而提高系统的和速率。该算法的第一阶段采用了著名的盖尔Shapley匹配设计的稳定的婚姻问题。然而，由于多用户系统中的干扰，在第一阶段之后获得的匹配可能不稳定。为了克服这个问题，片面（即，在所提出的算法的第二阶段中，仅识别IRS阻塞对（BP），其中BP是在交换它们的伙伴之后更好的IRS对。因此，第二阶段验证所提出的算法中的稳定匹配。数值结果表明，该分配实现了更好的和率性能相比，基于距离和随机匹配算法。
2021-01-16 cs.IT math.IT
Spatial Throughput Characterization for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser System
智能反射面（IRS）是近年来提出的一种提高未来无线网络频谱和能量效率的解决方案，它通过调整大量低成本的无源反射元件，从而构建良好的无线传播环境。不同于以往的作品，专注于链路级的性能优化的IRS辅助无线系统，这封信的特点是一个单小区的多用户系统的空间吞吐量的辅助下，随机部署在小区中的多个IRS。仿真结果表明，我们的分析是有效的和IRS辅助系统优于全双工中继辅助的对应系统的空间吞吐量时，IRS的数量超过一定的值。此外，它表明，不同的部署策略IRS/主动中继应采取各自的吞吐量最大化。最后，它揭示了，给定的反射元件的IRS的总数，系统的空间吞吐量增加时，较少的IRS部署每个具有更多的反射元件，但在更多的空间变化的用户速率的成本。
2020-02-26 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided Multiuser Communication: Co-design of Transmit Diversity and Active/Passive Precoding
本文研究IRS辅助多用户通信系统，利用IRS公共相移实现发射分集服务高移动性用户且无需CSI，同时联合优化主动/被动预编码服务低移动性用户，以最小化基站总发射功率。
2024-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Two-timescale Beamforming Optimization for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Communication with QoS Constraints
智能反射表面（IRS）是一种新兴技术，能够通过可调无源信号反射重新配置无线信道，从而经济高效地提高无线网络的频谱和能量效率。本文研究了一种IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线系统，与现有的基于瞬时信道状态信息（I-CSI）的方案相比，采用双时间尺度（TTS）传输来降低信号处理复杂度和信道训练开销，同时在传输调度中利用多用户信道分集。具体而言，长期被动波束形成是基于所有链路的统计CSI（S-CSI）设计的，而短期主动波束形成被设计成以优化的IRS相移来迎合所有用户的重新配置的信道的I-CSI。我们的目标是最大限度地减少在接入点（AP）的平均发射功率，受到用户的个人服务质量（QoS）的约束。由于长期和短期设计变量在QoS约束下的复杂耦合，所提出的随机优化问题是非凸的，难以求解。针对这一问题，提出了一种基于原-对偶分解的TTS联合主被动波束形成算法（PDD-TJAPB）。该算法将原问题分解为长期问题和短期问题，并利用深度展开技术提取短期问题的梯度信息，为长期问题构造凸代理问题。该算法被证明几乎必然收敛到原问题的平稳解。仿真结果表明，该算法的优点和有效性相比，基准计划。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Anchor-Assisted Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Communication
信道估计是智能反射面（IRS）辅助无线通信的一个实际问题。随着IRS反射元件或IRS辅助用户的数量增加，信道训练开销变得过高，这导致数据传输中的长延迟和低吞吐量。为了解决这一挑战，我们提出了一种新的锚辅助信道估计方法，其中两个锚节点，即A1和A2，部署在IRS附近，以方便其辅助基站（BS）在获取级联的BS-IRS-用户信道所需的数据传输。具体地，在第一种方案中，首先在BS处经由锚辅助训练和反馈来获得关于所有用户的公共BS-IRS链路的逐元素信道增益平方的部分信道状态信息（CSI）。然后，通过利用这样的部分CSI，在BS处利用用户的附加训练来有效地解析级联的BS-IRS用户信道。而在第二种方案中，BS-IRS-A1和A1-IRS-A2信道首先通过A1的训练来估计。然后，通过A2的额外训练，所有用户同时估计它们各自的级联A2-IRS用户信道。基于从A2和所有用户反馈的CSI，BS有效地解析级联的BS-IRS-用户信道。在这两种方案中，固定BS、IRS和两个锚点之间的准静态信道仅被离线估计，这大大减少了实时训练开销。仿真结果表明，我们提出的锚辅助信道估计方案实现优越的性能相比，现有的IRS信道估计方案，在各种实际设置。此外，当BS处的天线的数量足够大时，第一提出的方案优于第二方案，反之亦然。
2021-08-26 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Assisted Multiuser Communications
在智能反射面（IRS）辅助通信系统中，由于信道估计需要相当大的开销，信道状态信息（CSI）的获取是实现IRS被动波束形成增益的关键障碍。具体地，在用于IRS辅助通信的当前波束成形设计下，如果无源IRS由于其缺少射频（RF）链而不能估计其与基站（BS）和用户的信道，则应当估计$KMN+KM$信道系数，其中$K$、$N$和$M$分别表示用户、IRS的反射元件和BS处的天线的数量。考虑到大规模MIMO（多输入多输出）的当前趋势，即，大的$M$和大规模连接，即，大的$K$。为了在短时间内准确估计大量的信道系数，本文致力于研究IRS辅助上行链路通信中基于导频的高效信道估计方法。基于IRS将来自所有用户的信号经由相同信道反射到BS的观察，我们分析地验证了由$K+N+\max(K-1,\lceil (K-1)N/M \rceil)$导频符号组成的持续时间足以使BS在没有噪声的情况下完美地恢复所有$KMN+KM$信道系数。在传统的上行链路通信中，没有IRS，其中用于信道估计的最小导频序列长度与接收天线的数量无关，我们的研究揭示了大规模MIMO在减少信道训练时间的IRS辅助通信系统的显着作用。
2020-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit and Reflective Beamforming Design for IRS-Assisted Multiuser MISO SWIPT Systems
研究了一种智能反射面辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线信息与能量同步传输（SWIPT）系统。在该系统中，多天线接入点（AP）使用发射波束成形将信息和能量信号发送到一组接收器，每个接收器用于信息解码（ID）或能量收集（EH），并且专用部署的IRS适当地控制其反射相移以形成无源反射波束，用于促进接收器处的ID和EH。在这种设置下，我们联合优化AP处的（有源）信息和能量发射波束成形以及IRS处的（无源）反射波束成形，以最大化在所有EH接收器处接收的最小功率，这受到ID接收器处的个体信号与干扰加噪声比（SINR）约束以及AP处的最大发射功率约束。虽然制定的SINR约束的最小能量最大化问题是高度非凸的，我们提出了一个有效的算法，通过使用交替优化和半定松弛（SDR）的技术，以获得高质量的解决方案。数值结果表明，建议的IRS辅助SWIPT系统的信息和能量信号实现了显着的性能增益比基准计划没有IRS部署和/或没有专用的能量信号使用。
2019-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Placement Optimization and Power Control in Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser System
智能反射表面（IRS）是一项革命性的新技术，能够通过控制其大量低成本无源反射元件来重新配置无线传播环境。不同于以往的作品，专注于优化IRS反射系数或单IRS布局，我们的目标是最大限度地提高最小吞吐量的单小区多用户系统的辅助下，通过联合多IRS布局和功率控制在接入点（AP），这是一个混合整数非凸问题，急剧增加的复杂性与IRS/用户的数量。为了解决这一问题，提出了一种基于环的IRS布局方案以及一种均衡用户非中断概率的功率控制策略。进一步提出了一种有效的搜索算法，以获得一个接近最优的解决方案，为任意数量的IRS/环。数值结果验证了我们的分析，并表明我们提出的方案显着优于基准计划没有IRS和/或与其他功率控制策略。此外，它示出的IRS优选地部署在AP附近的覆盖范围扩展，而随着更多的IRS，它们往往会分散在小区上，以覆盖更多，更接近目标用户。
2021-11-04 cs.IT cs.NI math.IT
Fast Beam Training for IRS-Assisted Multiuser Communications
在这封信中，我们考虑一个智能反射面（IRS）辅助多用户通信系统，其中IRS被部署到一个接入点（AP）和多个用户之间提供虚拟的视线（LoS）链接。本文研究了基于码本的IRS无源波束形成问题，并针对IRS反射单元数目多的特点，研究了IRS反射波束训练的有效设计方法。与传统的单波束训练方法相比，本文提出了一种新的多波束训练方法，该方法将IRS反射单元划分为多个子阵，并设计了多个子阵的同时多波束转向。通过简单地比较随时间的接收信号功率，每个用户可以以高概率检测其最佳IRS波束方向，即使不像单波束训练那样搜索所有可能的波束方向。仿真结果表明，我们提出的多波束训练显着减少了传统的单波束训练的训练时间，但仍达到可比的IRS被动波束形成性能的数据传输。
2020-06-27 cs.IT cs.NI math.IT
Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-Enhanced Symbiotic Radio Systems
研究了智能反射面辅助下的多用户多输入单输出下行共生无线通信系统。不同于现有的方法理想地假设从用户（SU）可以联合解码信息符号从接入点（AP）和IRS通过多用户检测，我们认为一个更实际的SU，只有非相干检测是可用的。为了表征非相干译码性能，推导了一个实用的平均符号出错率（SER）上界。随后，我们共同优化波束形成器在AP和相位移在IRS最大化的平均总和率的主要系统考虑到最大容许SER约束SU。为了规避变量的耦合，我们利用舒尔补，便于设计一个次优波束形成算法的基础上连续凸逼近。仿真结果表明，与各种基准算法相比，该方案在保证次系统译码性能的同时，显著提高了主系统的平均和速率。
2021-10-20 cs.IT eess.SP math.IT
Passive Six-Dimensional Movable Antenna (6DMA)-Assisted Multiuser Communication
针对多用户上行通信，提出由可三维移动与旋转的分布式无源IRS构成的无源6DMA系统，并通过AO联合优化位姿、反射系数和接收波束赋形以提升和速率。
2024-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Passive Beamforming and Information Transfer Design for Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Multiuser MIMO Systems
研究了多用户多输入多输出（MIMO）系统中的无源波束形成和信息传输（PBIT）技术，该技术采用可重构智能表面（RIS），RIS通过无源波束形成增强主通信，同时通过空间调制（调整反射元件的开关状态）传递附加信息。对于被动波束形成设计，我们提出了最大化的总和信道容量的RI辅助多用户MIMO信道，并制定了两步随机规划的问题。基于样本平均近似（SAA）的迭代算法的有效的被动波束形成设计所考虑的计划。为了在复杂性和性能之间取得平衡，我们提出了一种简化的波束形成算法，通过将随机规划近似为确定性交替优化问题。对于接收器设计，接收器处的信号检测是双线性估计问题，因为RIS信息被乘法调制到反射元件的反射信号上。为了解决这个双线性估计问题，我们开发了一个涡轮消息传递（TMP）算法，其中与问题相关的因子图分为两个模块：一个用于估计用户信号和其他用于估计RIS的开关状态。这两个模块迭代执行，以产生一个接近最优的低复杂度的解决方案。此外，我们扩展设计的多用户MIMO PBIT方案从单RIS到多RIS，利用单RIS和多RIS系统模型之间的相似性。大量的仿真结果证明了我们的无源波束形成和接收机设计的优势。
2019-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Training and Reflection Pattern Optimization for Non-Ideal RIS-Aided Multiuser Systems
本文针对非理想RIS辅助多用户系统，通过联合优化训练信号与反射图样最小化信道估计MSE，提出基于MM的迭代与交替算法，并给出半闭式解及加速方案以提升性能。
2024-03-29 cs.IT math.IT
Joint Training of the Superimposed Direct and Reflected Links in Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser Communications
在可重构智能表面（RIS）辅助系统中，CSI的获取和反射系数的优化是一对突出的设计问题。在本文中，提出了一种新的信道训练协议，这是能够实现灵活的性能与信令和导频开销以及实现复杂度的权衡。更具体地说，首先，我们构思了一个整体的信道估计协议，它集成了现有的信道估计技术和被动波束形成设计。其次，我们提出了一个新的渠道培训框架。与传统的信道估计安排相比，我们的新框架将训练阶段划分为几个时段，其中估计叠加的端到端信道，而不是分别估计直接BS用户信道和级联的反射BS-RIS用户信道。结果，通过比较多个训练周期上的目标函数值来优化RIS的反射系数。此外，我们的信道训练协议的理论性能进行了分析和比较下的最佳反射系数。此外，我们的信道训练协议在降低复杂度，导频开销以及信令开销的潜在好处也详细。第三，我们推导出的理论性能的信道估计协议和我们的信道训练协议中存在的噪声的SISO的情况下，这提供了有用的见解噪声对整体RIS性能的影响。最后，我们的数值模拟所提出的协议的性能和验证我们的理论分析。特别是，仿真结果表明，我们的信道训练协议是更有竞争力的信道估计协议在低信噪比。
2021-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Limits of Intelligent Reflecting Surface Aided Multiuser Broadcast Channel
该研究针对IRS辅助MISO广播信道，提出二分法框架刻画容量域，证明IRS可降低动态波束成形需求，且大规模IRS下ZF方案和速率可逼近DPC方案，为实际系统设计提供指导。
2023-04-28 cs.IT math.IT
Achieving Multi-beam Gain in Intelligent Reflecting Surface Assisted Wireless Energy Transfer
智能反射表面（IRS）是一种很有前途的技术，以提高无线能量传输（WET）系统的效率。然而，对于多用户WET系统，通常需要同时的多波束能量传输以实现最大性能，这可能无法通过使用仅具有单个系数集合的IRS来实现。因此，仍然不知道如何利用IRS来接近这样的性能上限。为了回答这个问题，我们的目标是最大化的总收获的能量的多用户WET系统的用户公平性约束和非线性能量收集模型。我们首先考虑静态IRS波束形成方案，这表明通过应用半定松弛获得的最佳IRS反射矩阵确实是高秩的一般能量接收器（ER）的数量增加，由于所得到的秩一的解决方案，通过应用高斯随机化可能会导致显着的损失。为了实现多波束增益，我们提出了一个通用的时分为基础的新框架，利用IRS的动态被动波束形成。此外，它是能够实现一个很好的平衡之间的系统性能和复杂性，通过控制的IRS移位模式的数量。最后，我们也提出了一个时分多址（TDMA）为基础的被动波束形成设计的性能比较。仿真结果表明了多波束传输的必要性和所提出的动态IRS波束形成方案优于现有的方案。
2022-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surfaces and Classical Relays: Coexistence and Co-Design
研究了智能反射面（IRS）和经典半双工解码转发（DF）中继共存的多用户下行通信系统。在该系统中，IRS和DF中继相互作用，同时辅助传输。特别地，在基站（BS）和DF中继处的主动波束成形以及在IRS处的被动波束成形被联合设计以最大化所有用户的和速率。由于波束形成向量的耦合，和速率最大化问题是非凸的。我们提出了一种基于交替优化（AO）的算法来解决这个复杂的协同设计问题。数值验证和讨论的共存系统的优越性和其中的权衡。
2021-09-20 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for Secure IRS-assisted Multiuser MISO Systems
本文研究了智能反射面（IRS）辅助的多用户多输入单输出（MISO）通信系统中安全通信的资源分配设计。为了增强物理层安全性，从基站（BS）发送人工噪声（AN）以故意损害窃听者的信道。特别是，我们联合优化的相位偏移矩阵在IRS和波束形成向量和AN协方差矩阵在BS的系统和保密率的最大化。为了处理由此产生的非凸优化问题，我们开发了一个有效的次优算法的基础上交替优化，逐次凸逼近，半定松弛，流形优化。我们的仿真结果表明，所提出的方案大大提高了系统和保密率相比，两个基线方案。
2019-10-28 cs.IT math.IT
Minimum Symbol-Error Probability Symbol-Level Precoding with Intelligent Reflecting Surface
近年来，智能反射面（IRS）的应用在无线通信中得到了广泛的关注。通过智能调整被动反射角，IRS能够辅助基站（BS）扩展覆盖范围并提高频谱效率。本文提出了一种联合符号级预编码（SLP）和IRS反射设计，以最小化IRS辅助多用户MISO下行链路中预期用户的符号错误概率（SEP）。我们制定SEP最小化问题，以追求所有用户的QAM和PSK星座的一致良好的性能。由此产生的问题是非凸的，我们采取交替最小化，以获得一个固定的解决方案。仿真结果表明，在IRS的帮助下，我们提出的设计确实提高了误比特率性能。特别是，当IRS元素的数量很大时，性能改善是显著的。
2020-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning for RIS-aided Multiuser Full-Duplex Secure Communications with Hardware Impairments
在本文中，我们研究了一个可重构智能表面（RIS）辅助的多用户全双工安全通信系统的收发器和RIS的硬件损伤，其中多个窃听者偷听的双向传输信号同时，和RIS应用，以提高保密性能。以最大化和保密率（SSR）为目标，在基站发射功率约束和移相器单位模约束下，建立了基站发射波束形成和反射波束形成的联合优化问题。由于环境是时变的，系统是高维的，这种非凸优化问题在数学上是难以解决的。探索了一种基于深度强化学习（DRL）的算法，通过与动态环境的反复交互和学习来获得满意的解。大量的仿真结果表明，基于DRL的安全波束形成算法被证明是显着有效的改善SSR。研究还发现，通过选择合适的神经网络参数，可以大大提高DRL方法的性能，加快神经网络的收敛速度。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for IRS-aided Multiuser Communications with Reduced Error Propagation
智能反射面（IRS）通过对无线传播环境的智能重构，提高了无线通信系统的容量和可靠性。为了实现IRS的有希望的增益，信道状态信息（CSI）的获取是必不可少的，然而，这实际上是困难的，因为IRS通常不采用任何发射/接收射频（RF）链，并且它具有有限的信号处理能力。本文研究了IRS辅助的多用户单输入多输出（SIMO）系统上行链路信道估计问题，提出了一种新的两阶段信道估计（2 PCE）策略，该策略可以减轻现有三阶段信道估计方法中误差传播带来的负面影响，先前阶段中的信道估计误差将恶化后续阶段中的估计性能，并且以与现有方法中相同量的信道训练开销来增强信道估计性能。此外，当采用最小二乘（LS）信道估计方法时，我们分析了2 PCE策略的渐近均方误差（MSE），并表明2 PCE策略可以优于现有的方法。最后，大量的仿真结果验证了2 PCE策略的有效性。
2021-01-09 cs.IT eess.SP math.IT
Globally Optimal Resource Allocation Design for IRS-Assisted Multiuser Networks with Discrete Phase Shifts
智能反射表面（IRS）由于其定制无线传播环境的能力而被设想为在未来通信系统中实现高频谱和能量效率的低成本解决方案。虽然IRS辅助多用户无线通信系统的资源分配设计已经在文献中详尽的研究，这样的系统的最佳设计和性能仍然没有得到很好的理解。为了填补这一空白，在本文中，我们研究了IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）系统的最优资源分配。特别是，我们共同优化波束形成在基站（BS）和离散IRS相移，以最大限度地减少总发射功率。为了获得非凸组合优化问题的全局最优解，基于Schur补和广义Bender分解，提出了一种保证收敛的资源分配算法.我们的数值结果表明，该算法可以显着降低BS发射功率相比，最先进的次优交替优化为基础的方法，特别是对于中到大量的IRS元素。
2023-02-24 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
Alternating Minimization for Wideband Multiuser IRS-aided MIMO Systems under Imperfect CSI
针对非完美CSI下的宽带多用户IRS辅助MIMO系统，提出基于MMSE与BC-MAC对偶性的交替最小化联合设计方法，可显著提升系统性能。
2024-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Two-Way Communications via Intelligent Reflecting Surfaces
在这封信中，我们建议利用智能反射表面（IRS），以确保多用户双向通信。具体地，两个终端用户同时发送他们的信号，其中一个用户的信号被利用为信息干扰，以在窃听者处破坏另一用户的信号的接收。为了提高保密率，提出了一种简单的用户调度方案。分析结果的平均保密率的下限和它的缩放定律推导出评估的保密性能，并获得有价值的设计见解。仿真结果证实了理论分析的正确性，并验证了所提出的方案比其他基线方案的保密性改善。
2020-11-02 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Active IRS-Assisted Multiuser Communication Systems
智能反射表面（IRSs）由于其定制有利的无线电传播环境的能力而成为下一代无线通信系统的有前途的使能者。然而，在传统的无源结构中，IRS只能调整入射信号的相位，限制了可实现的波束形成增益。为了充分释放IRS的潜力，在本文中，我们考虑了一个更通用的IRS架构，即，有源IRS，其可以在附加电源的支持下同时调整反射入射信号的相位并放大反射入射信号的幅度。为了在主动IRS辅助的多用户系统中实现绿色通信，以基站发射功率最小为目标，联合优化IRS处的反射矩阵和基站处的波束形成向量。资源分配算法设计被公式化为考虑到活动IRS的最大功率预算和用户的服务质量（QoS）要求的优化问题。为了处理非凸设计问题，我们开发了一种新的和计算效率高的算法的基础上的双线性变换和内部逼近方法。所提出的算法是保证收敛到所考虑的问题的局部最优解。仿真结果表明了该方案的有效性相比，两个基线计划。此外，结果揭示，部署主动IRS是一种很有前途的方法，以提高系统性能相比，传统的被动IRS，特别是当强直接链路存在。
2021-11-23 cs.IT eess.SP math.IT
Outage-Constrained Robust Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Communication
在智能反射面（IRS）辅助的无线通信系统中，信道状态信息（CSI）是实现其有前途的无源波束形成增益的关键。然而，CSI误差在实践中是不可避免的，并且由于具有离散相移的有限训练而通常在IRS反射元件上相关，这降低了数据传输速率和可靠性。本文重点研究了IRS辅助多用户下行通信系统中CSI错误对中断性能的影响。具体来说，我们的目标是联合优化的接入点（AP）和被动离散相移在IRS的主动发送预编码向量，以尽量减少AP的发射功率，受约束的最大CSI错误引起的中断概率为用户。首先，我们考虑单用户的情况下，并推导出用户的中断概率的平均信号功率（MSP）和方差的接收信号在用户。由于有一个权衡调整这两个参数，以最大限度地减少中断概率，我们建议最大限度地提高他们的加权和与一维搜索找到的最佳权重。然后，针对一般多用户情况下，由于用户间干扰的存在，用户中断概率很难以封闭形式得到的问题，提出了一种新的约束随机连续凸近似（CSSCA）算法，该算法用适当设计的凸代理近似代替非凸中断概率约束。仿真结果验证了所提出的鲁棒波束形成算法的有效性，并显示其显着的性能改善各种基准计划。
2021-01-31 cs.IT math.IT
Joint Beamforming Design for Multiuser MISO Downlink Aided by a Reconfigurable Intelligent Surface and a Relay
可重构智能表面（RIS）由于其可控的散射元件，能够引导电磁波到所需的方向，最近引起了相当大的关注。虽然RISs与继电器有一些相似之处，但两者有影响其性能的根本差异。为了利用中继和RIS的优点，本文提出了一种多用户通信系统，其中中继和RIS合作，以提高性能的能量效率。使用奇异值分解（SVD），半定规划（SDP），和函数逼近，我们提出了不同的解决方案，用于优化波束形成矩阵在基站（BS），中继，并在RIS的相移，以最大限度地减少总发射功率的服务质量（QoS）的约束。当继电器工作在半双工和全双工模式时，以及当反射元件具有连续和离散相移时，该问题在不同的情况下得到解决。仿真结果提供了在全双工和半双工模式下，在不同的优化方案下，系统的性能进行比较，与没有RIS或中继。结果表明，全双工中继与RIS协作的系统性能优于其他所有方案，且全双工中继的贡献高于RIS。然而，当所需的QoS高时，RIS比半双工中继执行得更好。结果还表明，增加RIS反射元件的数量在中继器存在的情况下比在没有中继器的情况下更好地提高性能。
2021-04-30 cs.IT math.IT
Cramér-Rao Bound Minimization for IRS-Enabled Multiuser Integrated Sensing and Communication with Extended Target
研究了一种基于智能反射面（IRS）的多用户通感一体化（ISAC）系统，该系统由一个多天线基站（BS）、一个IRS、多个单天线通信用户（CU）和一个位于BS非视距（NLoS）区域的扩展目标组成。IRS被部署为不仅辅助从BS到CU的通信，而且基于来自BS-IRS-target-IRS-BS链路的回波信号来实现BS的NLoS目标感测。为了提供感测的完全自由度，我们假设BS发送与信息信号组合的附加专用感测信号。因此，我们考虑两种类型的CU接收器，即类型I和类型II接收器，其分别不具有和具有消除来自感测信号的干扰的能力。在此设置下，我们联合优化在BS的发射波束成形和在IRS的反射波束成形，以最小化用于估计相对于IRS的目标响应矩阵的Cramér-Rao界（CRB），服从CU处的最小信号与干扰加噪声比（SINR）约束和BS处的最大发射功率约束。我们提出了有效的算法来解决高度非凸的SINR约束CRB最小化问题，通过使用交替优化和半定松弛技术。数值结果表明，该方案的估计CRB比其他基准方案低，且当CU数大于1时，感知信号干扰预消除是有益的。
2022-10-29 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Wireless Network: Two-timescale Beamforming Optimization
智能反射面（IRS）作为未来无线网络实现高频谱和能量效率的一种新的解决方案，近年来引起了人们的广泛关注。通过使用大量低成本的无源反射元件，无线传播环境变得可控，从而可以有利于提高通信性能。IRS的现有工作主要依赖于瞬时信道状态信息（I-CSI），然而，由于其被动操作和大量的元素，实际上很难获得IRS相关的链路。为了克服这个困难，我们在本文中提出了一个新的两个时标（TTS）传输协议，以最大限度地提高可实现的平均和速率的IRS辅助下的多用户系统下的一般相关莱斯信道模型。具体地，首先基于所有链路的统计CSI（S-CSI）来优化被动IRS相移，与它们的I-CSI相比，S-CSI变化得慢得多，而接入点（AP）处的发射波束成形/预编码向量然后被设计为迎合具有优化的IRS相移的用户的有效信道的I-CSI，从而相对于现有的基于所有信道的I-CSI的方案，显著降低了信道训练开销和被动波束成形复杂度。对于单用户情况，提出了一种基于罚对偶分解（PDD）的新算法，其中IRS相移并行更新以减少计算时间。对于多用户情况，我们通过构造目标函数的二次代理提出了一种通用的TTS优化算法，该目标函数无法以封闭形式显式表达。仿真结果验证了所提出算法的有效性，并评估了S-CSI和信道相关性对系统性能的影响。
2020-09-01 cs.IT math.IT
Resource Allocation for Intelligent Reflecting Surface-Assisted Cognitive Radio Networks
本文研究了智能反射面（IRS）辅助的多用户认知无线电（CR）系统的资源分配算法设计。特别地，部署IRS以减轻次级网络对主用户造成的干扰。在基站（BS）的波束成形向量和在IRS的相移矩阵联合优化的最大化的二次系统的和速率。算法设计被公式化为考虑主用户的最大干扰容限的非凸优化问题。为了解决由此产生的非凸优化问题，我们提出了一个基于交替优化的次优算法，利用半定松弛，惩罚方法，和逐次凸逼近。我们的仿真结果表明，系统的和速率显着提高我们提出的方案相比，两个基线计划。此外，我们的研究结果也说明了在CR网络中部署IRS的好处。
2020-03-01 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces-Assisted Multiuser MIMO Uplink Transmission with Partial CSI
本文认为，应用可重构智能表面（RISs）（a.k.a.智能反射表面（IRS））来辅助从若干多天线用户终端（UT）到多天线基站（BS）的多用户多输入多输出（MIMO）上行链路传输。为了减少信令开销，在我们的调查中，仅利用部分信道状态信息（CSI），包括RIS和BS之间的瞬时CSI以及UT和RIS之间的缓慢变化的统计CSI。特别地，提出了一种优化框架，用于联合设计UT的发射协方差矩阵和RIS相移矩阵，以最大化具有部分CSI的系统全局能量效率（GEE）。首先，我们得到的UT的最佳发送协方差矩阵的特征向量的封闭形式的解决方案。然后，为了便于设计的发射功率分配矩阵和RIS相移，我们推导出一个渐近确定性等价的目标函数与随机矩阵理论的帮助。我们进一步提出了一个次优算法来解决GEE最大化问题，保证收敛，利用交替优化，分式规划和顺序优化的方法。数值结果证实了所提出的方法的有效性，以及相当大的GEE增益所提供的RIS辅助传输计划在传统的基线。
2020-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Amplitude Control in Intelligent Reflecting Surface Aided Wireless Communication with Imperfect CSI
智能反射表面（IRS）是一种通过被动反射重新配置无线信号传播来实现未来无线网络的高频谱和能量效率的新范例。为了获得IRS的潜在增益，信道状态信息（CSI）是必不可少的，而在实践中，由于有限的信道训练资源，信道估计错误是不可避免的。在本文中，为了优化性能的IRS辅助多用户系统与不完美的CSI，我们提出了联合设计在接入点（AP）的主动发送预编码和被动反射系数的IRS，每个不仅包括传统的相移，也是新开发的幅度变化。首先，每个用户的可达速率推导出假设一个实用的IRS信道估计方法，这表明由于CSI错误的干扰是错综复杂的AP发送预编码器，信道训练功率和IRS反射系数在信道训练和数据传输。然后，针对单用户情况，结合罚函数法、Dinkelbach法和块连续上界最小化（BSUM）法的优点，提出了一种新的罚函数Dinkelbach-BSUM算法来优化IRS反射系数，以最大化CSI差错下的可达数据传输速率;对于多用户情况，提出了一种基于惩罚对偶分解（PDD）的最大化用户加权和速率的新算法。仿真结果验证了我们提出的算法的有效性相比，基准计划。特别是，有用的见解，得出表征IRS反射幅度控制（有/没有传统的相移）对系统性能不完美的CSI下的效果。
2021-03-04 cs.IT math.IT
Robust Symbol-Level Precoding and Passive Beamforming for IRS-Aided Communications
研究了多用户多输入单输出（MISO）通信网络中基于智能反射面（IRS）面板的联合波束形成设计。符号级预编码（SLP）被用来提高系统性能，利用多用户干扰（MUI）与有限的信道不确定性的考虑。联合波束形成设计被配制成一个非凸的最坏情况下的鲁棒规划，以最小化发射功率的信噪比（SNR）的要求。为了解决由于恒模和波束形成器的耦合的挑战，我们首先研究了单用户的情况。具体来说，我们提出并比较两种算法的基础上半定松弛（SDR）和交替优化（AO）的方法，分别。结果表明，基于AO的算法具有低得多的计算复杂性，但具有与基于SDR的算法几乎相同的功率。然后，我们应用AO技术的多用户的情况下，从而开发了一个算法的基础上的近端梯度下降（PGD）方法。该算法可以推广到有限分辨率IRS的情况下，从发射机到用户的直接链路的场景。数值结果表明，SLP可以显着提高系统的性能。同时，3位移相器可以实现接近最佳的功率性能。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface-Aided Joint Processing Coordinated Multipoint Transmission
本文研究了智能反射面（IRS）辅助的多小区无线网络，在该网络中，IRS被用来辅助从多个基站（BS）到多个小区边缘用户的联合处理协作多点（JP-CoMP）传输。通过考虑小区边缘用户之间的公平性，我们的目标是最大限度地提高小区边缘用户的最小可达速率，通过联合优化在BS的发射波束成形和在IRS的相移。作为一种折衷的方法，我们将非凸最大最小问题转化为一个等价的形式的基础上的均方误差方法，这方便了一个有效的次优迭代算法的设计。此外，我们调查两种情况下，即单用户系统和多用户系统。对于前一种情况，基于对偶次梯度法得到最优发射波束形成，而基于优化-最小化法优化相移矩阵。对于后一种情况，发射波束形成矩阵和相移矩阵分别由二阶锥规划和半定松弛技术获得。数值结果表明，通过部署IRS实现了显着的性能改善。此外，所提出的JP-CoMP设计在最大-最小速率方面显著优于传统的协调调度/协调波束成形协调多点（CS/CB-CoMP）设计。
2020-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency and Spectral Efficiency Tradeoff in RIS-Aided Multiuser MIMO Uplink Transmission
可重构智能表面（RISs）的出现使我们能够通过采用低成本的无源反射单元来建立可编程的无线电波传播，以满足无线通信的需要。本文研究了多用户多输入多输出（MIMO）上行通信中能量效率（EE）和频谱效率（SE）之间的非平凡折衷，该折衷由配备离散移相器的RIS辅助。为了减少所需的信令开销和能量消耗，我们的传输策略的设计是基于部分信道状态信息（CSI），包括统计CSI的RIS和用户终端（UT）之间的RIS和基站之间的瞬时CSI。为了研究EE-SE权衡，我们开发了一个用于UT的发射预编码和RIS反射波束成形的联合优化的框架，以最大化称为资源效率（RE）的性能度量。对于UT的预编码设计，借助于UT的最优发射方向的封闭解，将其简化为UT的发射功率的设计。为了避免计算嵌套积分的期望中涉及的高复杂性，我们推导出一个渐近确定性的目标表达式。对于RIS相位的设计，通过利用同伦、加速投影梯度和优化最小化方法，提出了一种迭代均方误差最小化方法。数值结果表明，我们提出的优化框架的有效性和快速收敛速度。
2020-11-19 cs.IT math.IT
Deep Reinforcement Learning-Based Precoding for Multi-RIS-Aided Multiuser Downlink Systems with Practical Phase Shift
Research Center for Information Technology Innovation (CITI), Academia Sinica（信息科技创新研究中心（CITI），学术院）；Institute of Communications Engineering, National Sun Yat-sen University（通讯工程研究所，国立中山大学）；Bradley Department of Electrical and Computer Engineering, Virginia Tech（电气与计算机工程系，弗吉尼亚理工大学）
针对多RIS辅助多用户下行链路中实际幅度-相位耦合导致的非凸预编码与相移优化问题，提出基于DDPG的DRL框架，并在mmWave场景下验证其性能优势。
2025-09-30 cs.AI cs.IT cs.LG
Globally Optimal Resource Allocation Design for Discrete Phase Shift IRS-Assisted Multiuser Networks with Perfect and Imperfect CSI
本文研究了离散相移IRS辅助多用户MISO系统在完美与非完美CSI下的资源分配问题，联合优化基站波束成形与IRS相移以最小化总发射功率，提出基于GBD的全局最优算法和基于SCA的低复杂度次优算法，数值结果验证了其有效性与显著性能增益。
2024-04-29 cs.IT math.IT
Hybrid Driven Learning for Channel Estimation in Intelligent Reflecting Surface Aided Millimeter Wave Communications
本文针对IRS辅助毫米波MISO系统上行宽带信道估计问题，提出结合模型驱动与数据驱动的混合驱动学习架构，在无源及混合有源/无源IRS系统中均显著优于现有深度学习方案，并降低约60%导频开销。
2023-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Cramér-Rao Bound Minimization for IRS-Enabled Multiuser Integrated Sensing and Communications
本文研究IRS使能的多用户ISAC系统，通过联合优化BS发送和IRS反射波束赋形最小化目标估计的Cramér-Rao下界，提出高效算法求解非凸问题，数值结果表明其优于基准方案且在多用户下感知信号干扰消除有益。
2023-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface: Practical Phase Shift Model and Beamforming Optimization
智能反射表面（IRS）能够控制无线传播环境，最近已经成为一种有前途的具有成本效益的技术，用于提高未来无线通信系统的频谱和能量效率。关于IRS的现有工作主要基于理想相移模型，该理想相移模型假设由每个元件的全信号反射而不管其相移，然而，这实际上难以实现。相比之下，我们在本文中提出了实用的相移模型，捕捉相位相关的幅度变化的元素的反射系数。基于所提出的模型，并考虑一个IRS辅助的多用户系统，部署IRS以帮助从多天线接入点（AP）到多个单天线用户的下行链路通信，我们制定了一个优化问题，通过联合设计AP发射波束成形和IRS反射波束成形，以最小化AP处的总发射功率，服从用户的个体信号干扰噪声比（SINR）约束。迭代算法，提出了有效地找到次优解决方案，这个问题，利用交替优化（AO）或基于惩罚的优化技术。此外，我们分析的IRS辅助系统，采用实际的移相器，但假设波束形成优化的理想相移模型的渐近性能损失，IRS元素的数量趋于无穷大。仿真结果揭示了实质性的性能增益所提出的波束形成优化的基础上的实际相移模型相比，传统的理想模型。
2020-02-24 cs.IT eess.SP math.IT
Secure SWIPT in the Multiuser STAR-RIS Aided MISO Rate Splitting Downlink
本文提出一种基于STAR-RIS辅助的安全SWIPT下行RSMA系统，通过顺序参数凸近似的两步迭代算法优化预编码和STAR-RIS配置，最大化最坏情况总保密速率，显著提升了保密传输速率和频谱效率，且性能优于OMA和NOMA。
2024-06-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Precoding and Phase-Shift Optimization for Beyond-Diagonal RIS-Aided ISAC System
School of Information Science and Engineering, Shandong University（山东大学信息科学与工程学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）
本文研究了超对角RIS辅助多用户ISAC系统优化问题，通过联合预编码和相移优化提升通信与感知性能。
2026-03-16 cs.IT math.IT
Intelligent Reflecting Surface Based Localization of Mixed Near-Field and Far-Field Targets
针对6G ISAC中目标与基站视距被遮挡的定位难题，本文提出利用IRS作为无源锚点，通过构造虚拟信号并应用MUSIC算法，实现对混合近场与远场目标相对IRS的到达角和距离估计，并验证了其有效性。
2025-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Enhanced Wireless Network via Joint Active and Passive Beamforming
智能反射表面（IRS）被认为是一种新的和革命性的技术，用于实现频谱和能源效率的无线通信网络的成本效益在未来。具体地，IRS由大量低成本无源元件组成，每个无源元件以一定的相移反射入射信号，以在指定的接收器处协作地实现波束成形和/或干扰抑制。在本文中，我们研究了一个IRS辅助的多用户多输入单输出（MISO）无线系统，其中一个IRS部署，以协助从多天线接入点（AP）的多个单天线用户的通信。因此，每个用户经由其反射从AP以及IRS接收叠加的信号。我们的目标是最大限度地减少在AP的总发射功率，通过联合优化发射波束成形的有源天线阵列在AP和反射波束成形的无源移相器在IRS，受用户的个人信号与干扰加噪声比（SINR）的约束。然而，制定的问题是非凸的，很难得到最优解。
2019-08-12 cs.IT math.IT math.OC
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser MISO Systems Exploiting Deep Reinforcement Learning
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
最近，可重构智能表面（RIS），受益于可编程超材料制造的突破，已被推测为未来第六代（6G）无线通信系统的关键使能技术之一，其规模超过大规模多输入多输出（Massive-MIMO）技术，以实现智能无线电环境。RIS用作反射阵列，能够在不需要射频链的情况下辅助MIMO传输，从而大幅降低功耗。在本文中，我们研究了联合设计的发射波束形成矩阵在基站和相位移矩阵在RIS，利用深度强化学习（DRL）的最新进展。我们首先开发了一个基于DRL的算法，其中的联合设计是通过观察预定义的奖励，在连续的状态和动作的上下文中，通过试错与环境的相互作用。与大多数报道的作品利用交替优化技术，交替获得发射波束形成和相移，所提出的DRL的算法获得的联合设计同时作为DRL神经网络的输出。仿真结果表明，该算法不仅能够从环境中学习并逐步改善其行为，而且与两个最先进的基准测试相比，性能相当。研究还表明，适当的神经网络参数设置将显著提高算法的性能和收敛速度。
2020-02-24 cs.IT cs.LG math.IT
A Heterogeneous 6G Networked Sensing Architecture with Active and Passive Anchors
针对6G组网感知中密集部署基站成本高的问题，提出融合有源基站与无源IRS的异构感知架构，通过路径长度间接测距与数据关联方法实现目标定位，验证了方案的可行性与有效性。
2023-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
A Stackelberg Game Approach to Resource Allocation for IRS-aided Communications
通过低成本的无源反射方式对发射机的入射信号进行反射，可以有效地提高智能反射面（IRS）辅助蜂窝网络的容量。然而，在实际的网络运营中，基站（BS）和IRS可能属于不同的运营商，因此IRS不愿意无偿帮助BS。因此，本文研究了基于价格的反射资源（元素）分配策略的IRS辅助多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信系统，其中所有的传输在同一频带上。假设IRS由多个模块组成，每个模块都附有一个智能控制器，因此，模块的状态（活动/空闲）可以由其控制器操作，并且所有控制器可以通过光纤链路相互通信。提出了一种基于Stackelberg博弈的交替方向乘法器（ADMM），用于联合优化基站的发射波束形成和有源模块的无源波束形成。数值例子验证了所提出的算法。结果表明，该方案是有效的效用的BS和IRS。
2020-12-16 cs.IT math.IT
Trilateration-Based Device-Free Sensing: Two Base Stations and One Passive IRS Are Sufficient
经典的三边测量技术可以根据每个目标到具有已知坐标的三个锚点的距离来定位每个目标。通常，这种技术需要所有的锚和目标，例如，全球导航卫星系统（GNSS）中的卫星和移动电话，以主动地发送/接收无线电信号，使得可以测量在每个锚点和每个目标之间传播的单向无线电信号的延迟。令人兴奋的是，本文将表明，三边测量技术可以推广到的情况下，三个锚和所有的目标只是被动地反射无线电信号的雷达网络中，即使在被动IRS和被动目标之间的传播延迟是难以直接测量的，和数据关联问题的多传感器多目标跟踪出现。具体而言，我们认为，在蜂窝网络中的两个基站（BS），一个被动智能反射表面（IRS），和多个被动目标组成的设备的传感，实现通感一体化（ISAC）。两个BS在下行链路中发送正交频分复用（OFDM）信号，并且基于目标经由/不经由IRS的反射信号来估计目标的位置。我们提出了一个有效的三边测量为基础的战略，可以首先估计每个目标的距离，两个BS和IRS，然后本地化的目标。数值结果表明，所考虑的网络传感结构与异构锚可以优于其对应的三个BS。
2022-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design for IRS-Aided Communications with Channel Estimation Errors
研究了智能反射面（IRS）辅助多用户（MU）多输入多输出（MIMO）下行传输中波束形成方案的联合设计。信道估计误差与最小均方误差（MMSE）估计假设和加权和速率（WSR）被采用作为性能指标。低分辨率移相器（PS）在实际实现中也被考虑在内。在发射功率和离散移相器（PS）的约束下，最大化所有用户的WSR的优化问题。为了在IRS上获得最优波束形成矩阵，分别提出了基于优化最小化（MM）和逐次凸逼近（SCA）方法的两种解决方案。仿真结果表明，这两种方案都能显著提高WSR。此外，基于SCA的解决方案的优越性进行了论证。总体而言，在具有信道估计误差的IRS辅助MU-MIMO下行链路通信系统中，提供了两种可行的联合波束成形设计解决方案。
2020-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Enhanced OFDMA: Joint Resource Allocation and Passive Beamforming Optimization
智能反射面（IRS）技术是一种新兴的提高无线通信频谱效率的技术，具有低的硬件和能源成本。本文考虑将IRS集成到基于正交频分多址（OFDMA）的多用户下行通信系统中，研究IRS反射系数和OFDMA时频资源块以及功率分配的联合优化问题，以最大化用户的公共（最小）速率。具体地，由于IRS处缺乏频率选择性被动波束形成能力，因此仅一组反射系数可以被设计用于适应不同频率子带上的多个用户的大量信道。为了解决这个困难，我们提出了一种新的动态被动波束形成方案，其中IRS反射系数在每个信道相干块内的不同时隙上动态调整，以创建人工时变信道，并且仅选择在每个时隙中同时服务的用户的子集，从而实现更高的被动波束形成增益。虽然公式化的优化问题是非凸的，我们提出了一个有效的算法来获得一个次优的解决方案。数值结果表明，所提出的计划显着提高了系统的共同率比设置没有IRS和随机IRS反射系数。此外，我们提出的动态被动波束形成优于固定的被动波束形成，它采用了一组共同的反射系数在每个信道的相干块，通过更灵活地平衡被动波束形成和多用户分集增益。
2019-12-03 cs.IT math.IT
Mixing RIS-Assisted Sources with FSO Link
这封信提出并评估了可重构智能表面（RIS）辅助源多用户混合射频（RF）/自由空间光（FSO）中继网络与机会用户调度的性能。封闭形式的解析近似推导出中断概率和平均符号错误概率（ASEP）假设瑞利和伽马-伽马衰落模型的RF和FSO信道，分别。此外，为了更深入地了解系统的行为，系统在高信噪比（SNR）制度，从而推导和分析的分集阶数和编码增益进行了研究。结果表明，系统性能受最差跳数的影响，分集阶数为Gd = min（KN，alpha，beta，zeta^2），其中K为RF用户数，N为每个用户的反射单元数，alpha和beta为FSO链路的大气湍流参数，zeta^2为FSO链路对准质量的度量。此外，研究结果表明，对于相同的分集阶数，N比K通过编码增益Gc对系统性能的影响更大。
2020-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Green Communication Systems: Provable Convergence and Robust Optimization
智能反射面（IRSs）由于其能够定制良好的无线传播环境而被认为是绿色无线通信的关键使能者。本文研究了IRS辅助的绿色多用户多输入单输出（MISO）系统的资源分配问题。为了最小化总的发射功率，在接入点（AP）的波束成形矢量和在多个IRS的相移联合优化，同时考虑到最低要求的服务质量（QoS）的多个用户。首先，两种新的算法，即基于惩罚的交替最小化（AltMin）算法和内部近似（IA）算法，开发解决非凸性的制定优化问题时，完美的信道状态信息（CSI）是可用的。与现有的设计，不能确保收敛，建议的惩罚为基础的AltMin和IA算法保证收敛到一个稳定点和Karush-Kuhn-Tucker（KKT）的解决方案的设计问题，分别。其次，研究了AP和用户之间信道的CSI的不完善知识的影响。为此，一个非凸的鲁棒优化问题，制定和惩罚为基础的AltMin算法扩展到获得一个稳定的解决方案。仿真结果表明，这两种算法的收敛速度和可实现的总发射功率之间的关键权衡。此外，我们表明，所提出的算法可以显着降低在AP的总发射功率相比，各种基线计划和最佳数量的发射天线和IRS反射元件，最大限度地减少所考虑的系统的总功耗，是有限的。
2020-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Beamforming Design for IRS-Aided URLLC in D2D Networks
智能反射面（IRS）和设备到设备（D2D）通信是用于提高通信系统中收发器之间的传输可靠性的两种有前景的技术。在本文中，我们考虑了工业物联网（IIoT）场景中下行链路多用户多输入单输出（MISO）系统的接入点（AP）和执行器之间的可靠通信设计。我们提出了一个两阶段的协议相结合的IRS与D2D通信，使所有的执行器可以成功地从AP在给定的延迟内接收到的消息。该协议的优势在于，通过IRS辅助的第一阶段传输和第二阶段D2D传输，AP与执行器之间的通信可靠性得到了双重增强。提出了一种主被动波束形成的联合优化问题，其目标是最大化解码成功的激励器数目。研究了信道状态信息（CSI）不完全和完全情况下的联合波束形成问题。对于每种情况下，我们开发了有效的算法，包括收敛性和复杂性分析。仿真结果证明了具有良好优化的反射矩阵的IRS以及D2D网络在促进可靠通信方面的必要性和作用。此外，所提出的协议可以实现可靠的通信，即使在存在严格的延迟要求和CSI估计错误。
2022-07-11 cs.IT eess.SP math.IT
