Achievable Rate Analysis of Intelligent Omni-Surface Assisted NOMA Holographic MIMO Systems
本文研究IOS辅助全息MIMO系统中的NOMA方案，在考虑硬件损伤条件下推导遍历速率下界，并证明其速率优于正交多址方案且高信噪比下会饱和。
2024-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Reducing the Control Overhead of Intelligent Reconfigurable Surfaces Via a Tensor-Based Low-Rank Factorization Approach
无源智能可重构表面（IRS）由于其塑造传播环境从而提高覆盖的能力而成为蜂窝网络的一个有吸引力的组成部分。虽然无源IRS节点包含大量相移元件和控制器实体，但是由于蜂窝基站（BS）的计算能力，相移通常由蜂窝基站（BS）确定。由于大量移相器的精细粒度控制在实践中可能变得禁止，因此减少BS和IRS控制器之间的控制开销是重要的。为此，在本文中，我们提出了一个低秩近似的接近最佳的相移，这将导致过高的通信开销的BS-IRS控制器的链接。其关键思想是使用低秩张量模型来表示潜在的大IRS相移矢量。这是通过对IRS相移矢量的张量化版本进行因式分解来实现的，其中每个分量被建模为预定义数量的较小尺寸的因子的克罗内克积，其可以通过张量分解算法获得。我们表明，所提出的低秩模型大大降低了所需的反馈要求与BS-IRS控制链接。我们的仿真结果表明，所提出的方法是特别有吸引力的情况下，一个强大的视线组件，在这种情况下，几乎相同的频谱效率达到的情况下，接近最佳的相移，但大大减少了通信开销。
2022-06-10 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
Achievable Rate Optimization for Large Stacked Intelligent Metasurfaces Based on Statistical CSI
本文针对多用户堆叠智能超表面系统，利用统计信道状态信息，通过交替优化算法优化相位和功率分配，以最大化下行可达速率，并验证了大型表面的性能优势。
2024-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
Achievable Rate Maximization for Underlay Spectrum Sharing MIMO System with Intelligent Reflecting Surface
在这封信中，可实现的速率最大化问题被认为是智能反射面（IRS）辅助多输入多输出（MIMO）系统中的频谱共享的情况下，在主用户的干扰功率约束。非凸优化问题是具有挑战性的解决，由于其非凸性以及耦合的设计变量的约束。与现有的基于交替优化的算法不同，本文提出了一种基于惩罚对偶分解的梯度投影算法（PDDGP）。我们还提供了一个收敛性证明和所提出的算法的复杂性分析。我们基准的算法对两个已知的解决方案，即最小均方误差为基础的AO算法和块坐标下降的内部近似方法。具体而言，所提出的算法的复杂度线性增长的反射元件的数量在IRS，而这两个基准方法的IRS元件的数量的三次方增长。此外，数值结果表明，所提出的PDDGP算法产生相当高的可达速率比基准解决方案。
2022-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Intelligent Reflective Surface Aided Wireless Communications
提出了智能反射面（IRS）辅助无线系统的基本性能指标。通过优化IRS相移矩阵，在存在反射和直接信道的情况下，在目的地处接收到的信噪比（SNR）被最大化。该最大SNR的概率分布对于中等到大的反射元件制度是紧密近似的。因此，概率密度函数和累积分布函数的这种紧密的SNR近似推导出封闭形式的Nakagami-m衰落，以便于统计特性的性能指标。中断概率，平均符号错误概率，和可达到的速率界。通过在高信噪比状态下的渐近分析，量化了分集阶数。因此，我们揭示了整体分集阶数可以作为反射元件的数量（N）的函数来缩放，使得Gd = mv + min（mg;mh）N，其中mv、mh和mg分别是直接信道、源到IRS信道和IRS到目的地信道的Nakagami-m参数。渐近可达速率的推导，从而，它表明，发射功率可以缩放成反比N2。量化IRS相移的影响进行了研究，通过推导可实现的速率界限。有用的见解是通过分析系统性能的不同严重程度的衰落的情况下，包括空间相关衰落。我们的分析和数值结果表明，IRS是一种很有前途的技术，用于提高无线通信的性能，通过智能控制的传播信道，而不采用额外的有源射频链。
2020-10-23 eess.SP
Optimizing the Achievable Rate in MIMO Systems Assisted by Multiple Reconfigurable Intelligent Surfaces
近年来，人们越来越关注可重构智能表面（RISs）作为实现智能无线电传播环境的使能器，它可以在未来的无线网络中提供低能耗的性能改进。然而，为了获得RIS的潜在增益，联合设计RIS元素的发送预编码器和相位两者是至关重要的。在此背景下，在本文中，我们研究了使用多个RIS面板在一个并行或多跳配置，以协助多流多输入多输出（MIMO）通信的目的。为了解决预编码器和RIS元件的非凸联合优化问题，以最大化可实现的速率为目标，我们提出了一种基于单调加速邻近梯度（mAPG）方法的迭代算法，其中包括外推步骤，以提高收敛速度和监控变量，以确保算法的充分下降。基于充分下降的性质，我们然后提出了一个详细的收敛性分析的算法，其中包括表达式的步长。在不同场景下的仿真结果表明，除了是有效的，所提出的方法往往可以实现更高的速率比其他基准计划。
2022-07-25 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Tradeoff Between Overhead and Achievable SNR in RIS Beam Training
本文分析RIS波束训练中训练开销与可达SNR的权衡，比较FS、HS和TS策略，揭示SNR与开销的不同缩放区间及其对有效速率的影响。
2024-02-26 cs.IT eess.SP math.IT
Bistatic Integrated Sensing and Communications with Flexible Intelligent Metasurfaces
School of Computer Science and Engineering, Constructor University, Bremen, Germany（德国不来梅康斯坦茨大学计算机科学与工程学部）；School of Electrical and Electronics Engineering, Nanyang Technological University, Singapore（新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院）
该研究提出结合灵活智能超表面的双色散MIMO信道模型，扩展至OFDM、OTFS、AFDM波形，求解带感知约束的可达速率最大化问题，揭示FIM参数化对ISAC性能的关键影响。
2026-08-03 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
Secure Transmission by Leveraging Multiple Intelligent Reflecting Surfaces in MISO Systems
由于无线通信的广播性质，物理层安全一直是一个基本但具有挑战性的问题。智能反射面（IRS）的最新进展通过重新配置传输环境为安全通信引入了新的维度。本文利用多个协作IRS设计了一种多用户MISO系统的安全传输方案。具体来说，为了保证多个合法用户之间的最坏情况下可实现的保密率，我们制定了一个最大-最小的问题，可以解决一个替代的优化方法，将其解耦成多个子问题。基于半定松弛和逐次凸逼近，每个子问题可以进一步转化为凸问题，很容易解决。大量的实验结果表明，我们提出的方案可以适应复杂的场景，多个用户，并取得显着的增益方面的可实现的保密率。我们的方案和传统的和速率最大化的保密率之间的差距，我们的结果表明，从我们的方案获得的保密率收敛到传统的和速率最大化时，增加IRS上的元素的数量。
2020-10-28 eess.SP
Performance Analysis of Intelligent Reflective Surfaces for Wireless Communication
提出了一种用于辅助无线通信的智能反射表面（IRS）的基本性能界限的统计特性。为此，中断概率，平均符号错误概率，和可达到的速率界推导出封闭形式。通过在高信噪比（SNR）制度的渐近分析，可实现的分集阶数。因此，我们表明，只有可控的相位调整，可以实现的顺序中的无源反射元件嵌入在IRS的数量的分集增益。因此，IRS具有通过智能地控制传播信道而不采用额外的有源射频链来提高无线性能的巨大潜力。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Feedback Overhead Reduction (iFOR) in Wi-Fi 7 and Beyond
基于IEEE 802.11标准的无线局域网（WLAN）或Wi-Fi网络对于在当今世界中提供因特网接入至关重要。Wi-Fi网络中对高数据速率的需求不断增长，导致802.11标准取得了一些进步。支持具有在更宽带宽上操作的更多数量的发射天线的MIMO传输是用于达到更高吞吐量的关键能力之一。然而，由于更高数量的发射天线而导致的探测反馈开销的增加可能显著抑制吞吐量增益。在本文中，我们开发了一种基于无监督学习的方法来减少Wi-Fi MIMO链路中的探测持续时间。仿真结果表明，我们的方法使用的比特数仅为现有反馈机制所需比特数的8%，系统吞吐量可提高52%。
2022-03-09 cs.NI eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface for Interference Alignment in MIMO Device-to-Device Networks
在多输入多输出（MIMO）设备到设备（D2D）网络中，干扰和秩不足信道是实现高自由度（DoF）的关键瓶颈。在本文中，我们提出了一种可重构智能表面（RIS）辅助干扰对齐策略，同时减轻同信道干扰和应付秩亏信道，从而提高干扰对齐条件的可行性，并反过来增加可实现的自由度。关键使能器是一种通用的低秩优化方法，该方法通过联合设计相移和收发器矩阵来最大化可实现的DoF。为了解决耦合优化变量的独特挑战，我们开发了一个块结构的黎曼追求方法，通过求解固定秩和单位模约束的最小二乘法子问题，随着秩的增加。最后，为了降低计算复杂度并获得良好的DoF性能，我们开发了统一的黎曼共轭梯度算法，分别利用非紧Stiefel流形和复圆流形交替优化固定秩收发器矩阵和单位模约束移相器。数值结果表明了部署RIS的有效性和所提出的块结构黎曼追踪方法在可实现的自由度和可实现的和速率方面的优越性。
2020-05-14 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
Secrecy Rate Maximization for Intelligent Reflecting Surface Assisted MIMOME Wiretap Channels
智能反射表面（IRS）最近作为5G网络以外的颠覆性技术获得了极大的关注。本文研究了一种基于IRS的高斯多输入多输出多天线窃听信道的保密率最大化问题。在这种情况下，我们的目标是共同优化的输入协方差矩阵和IRS相移，以最大限度地提高所考虑的系统的可实现的保密率。为了解决这一非凸问题，我们提出了一种基于块连续最大化（BSM）的迭代法，每次迭代都是以封闭形式进行的。更具体地说，我们最大化的下限上的可实现的保密率更新的输入协方差矩阵为固定的相移，然后最大化的（确切的）可实现的保密率更新的相移为一个给定的输入covariance.We认为总的自由空间路径损耗（FSPL）在这个系统中强调的IRS在所考虑的通信系统中的适用性的一阶措施。我们提出了一个收敛性证明和相关的复杂性分析所提出的算法。数值结果表明，所提出的方法相比，一个已知的解决方案的优越性，并显示不同的参数的利益上的IRS辅助MIMOME WTC的可实现的保密率的效果。
2021-08-24 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface based Multi-user Communications: Achievable Rates with Limited Discrete Phase Shifts
可重构智能表面（Reconfigurable intelligent surface，RIS）通过控制反射波在表面的相移来创造良好的传播条件，从而增强无线传输，近年来引起了研究界的广泛关注。在本文中，我们研究了一个下行链路多用户系统中，从一个多天线基站（BS）到各个用户的传输是通过RIS反射的入射信号的BS对用户。与大多数现有的作品，我们考虑的实际情况下，只有有限数量的离散相移可以实现的有限大小的RIS。基于基站和用户之间通过RIS的反射主导的一跳传播模型，提出了一种混合波束形成方案，并制定了和速率最大化问题。具体而言，连续数字波束形成和离散的基于RIS的模拟波束形成分别在BS和RIS，并设计了一种迭代算法来解决这个问题。理论分析和数值验证均表明，通过合理设置RIS的大小和少量的离散相移，基于RIS的系统可以获得良好的和速率性能。
2019-10-31 cs.ET cs.IT eess.SP
Flexible Intelligent Metasurfaces in High-Mobility MIMO Integrated Sensing and Communications
提出纳入 FIM 的双色散 MIMO 信道模型，并针对 OFDM、OTFS 和 AFDM 构建带强感知约束的速率优化问题，以闭式梯度上升求解，验证 FIM 参数化对高移动 ISAC 性能的关键作用。
2025-07-24 eess.SP
Full-Dimensional Rate Enhancement for UAV-Enabled Communications via Intelligent Omni-Surface
研究了智能全向天线（IOS）辅助下的无人机（UAV）通信系统下行链路可达速率最大化问题。与现有的可重构智能表面（RIS）仅反射入射信号不同，IOS可以同时反射和传输信号，从而提供全维速率增强。为了解决这个问题，我们制定它通过联合优化IOS的相移和无人机的轨迹。虽然它是很难解决的，由于它的非凸性最佳，我们提出了一个有效的迭代算法，以获得高质量的次优解。仿真结果表明，与其他基准方案相比，IOS辅助的无人机通信在可达速率上有更大的提高。
2022-01-21 cs.SY eess.SP eess.SY
Deep-Learning-Aided Detection for Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文提出了一种深度学习（DL）方法，用于估计和检测通过可重构智能表面（RIS）传输的信号中的符号。建议的网络利用完全连接的层来估计信道和相位角从通过RIS接收的反射信号。由于所提出的网络可以在没有任何导频信令的情况下估计和检测符号，因此该方法减少了传输所需的开销。通过这种方法实现的改进量化的误比特率，优于传统的检测器。
2020-07-27 eess.SP
IRS Phase-Shift Feedback Overhead-Aware Model Based on Rank-One Tensor Approximation
在本文中，我们提出了一个秩一张量建模方法，产生一个紧凑的最佳IRS相移矢量表示，以减少反馈开销。其主要思想是将IRS相移矢量分解为较小矢量（即因子）的克罗内克积。提出的相移模型允许网络通过控制因子分解参数在可达到的数据速率和反馈减少之间进行权衡。我们的模拟结果表明，所提出的相移分解大大降低了反馈开销，同时提高了数据速率在某些情况下，相比国家的最先进的计划。
2022-05-24 eess.SP
Simultaneous Communications and Sensing with Hybrid Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文利用混合可重构智能表面（HRIS）同时可调反射和信号吸收的特性，提出联合设计发射波束成形与HRIS参数的新框架，在最大化下行通信的同时保障定位覆盖，实现通信与感知一体化（ISAC）。
2024-11-14 eess.SP
Maximum A Posteriori Probability Channel Tracking with an Intelligent Transmitting Surface
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）；Nokia Standards（诺基亚标准）
本文提出了一种基于智能发射表面的低开销最大后验概率信道跟踪方法，通过利用时间相关性和定向波束对齐策略，实现精确的信道跟踪和接近完美信道知识的频谱效率。
2026-01-27 eess.SP
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
Location Information Aided Multiple Intelligent Reflecting Surface Systems
提出了一种新的位置信息辅助的多智能反射面（IRS）系统。在假设用户位置信息不完全的情况下，估计出IRS到用户的有效角度，然后利用该角度设计发射波束和IRS波束。此外，可实现的速率的封闭形式的表达式推导。分析结果表明，可以通过增加基站（BS）天线或反射元件的数量来提高可实现的速率。具体地，实现了$N M^2$阶的功率增益，其中$N$是天线数量，而$M$是反射元件的数量。此外，在大量反射元件的情况下，单独的信号与干扰加噪声比（SINR）与$M$成比例，而当非视线（NLOS）路径消失时，则变为与$M^2$成比例。此外，它已被证明，高位置的不确定性将显着降低可实现的速率。此外，IRS应部署在不同的方向（相对于BS），并远离彼此，以减少来自多个IRS的干扰。最后，提出了一种优化的功率分配方案，以提高系统的性能。
2020-08-21 cs.IT eess.SP math.IT
Double-Sided Beamforming in OWC Systems Using Omni-Digital Reconfigurable Intelligent Surfaces
在本文中，我们介绍了一种变体的可重构智能表面（RISs）称为全数字RISs（DRISs），它允许多个物理过程，应用到光无线通信系统。建议的全向DRIS包含反射器和折射元件，以及同时执行两者的元件。我们描述并解释了全DRIS的概念，建议并分析了全DRIS编码结构，讨论了要使用的超材料，并提供了一个设计实例。此外，我们证明了一个全向DRIS系统的可实现的速率取决于全向DRIS元素的数量，每相移位数，和未使用的元素的数量。此外，我们表明，可实现的速率上限有关的全向DRIS元素的数量，并得出结论，讨论未来的研究方向。
2022-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
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
On Spatial Multiplexing Using Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们考虑一个上行链路多用户的情况下，并调查使用的可重构智能表面（RIS），以优化空间复用性能时，使用线性接收机。我们研究了两种不同的配方的问题，即最大化的有效秩和最大化的最小奇异值的RIS增强信道。我们采用基于梯度的优化来解决这两个问题，并比较的解决方案的总和速率时，使用线性接收机。我们的研究结果表明，所提出的标准可以用来优化的RIS，以获得有效的信道具有良好的性能，并大大提高性能，即使通过RIS的传播贡献的接收功率的一小部分。
2020-09-15 eess.SP
Individual Channel Estimation for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学信息科学与技术学院）
本文提出了一种针对超对角可重构智能表面的个体信道估计框架，通过全双工和最小二乘方法分别估计静态BS-RIS信道和动态RIS-用户信道，提升估计精度并降低试点开销。
2025-12-05 eess.SP
Joint Training Scattering Matrix Learning and Channel Estimation for Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
Imperial College London（帝国理工学院）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出了一种联合训练散射矩阵学习和信道估计框架，通过端到端优化BD-RIS训练散射矩阵和估计级联信道，以减少试点开销并提高信道估计精度。
2026-10-20 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
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
Spatial Diversity in Radar Detection via Active Reconfigurable Intelligent Surfaces
有源可重构智能表面（RISs）是一种新颖的和有前途的技术，它允许控制无线电传播环境，同时补偿沿RIS-assisted path. In这封信中，产品的路径损耗，我们考虑了经典的雷达检测问题，并建议使用一个有源RIS得到第二个独立的看在一个由雷达发射机照射的预期目标。在设计阶段，我们选择由雷达发射的功率，RIS元件的数量，以及它们的放大系数，以最大限度地提高检测概率为一个固定的虚警概率和一个共同的（雷达和RIS之间）的功率预算。提供了一个说明性的例子来评估可实现的检测性能，也在与单独操作的雷达或与被动RIS的帮助下。
2022-05-11 eess.SP
Ambient Backscatter Communication Assisted by Fluid Reconfigurable Intelligent Surfaces
Aalto University（阿尔托大学）；University of Granada（格拉纳达大学）；University College London（伦敦大学学院）
本文研究流体可重构智能表面（FRIS）辅助的环境反向散射通信（AmBC），构建对应系统模型，将FRIS单元位置优化建模为非凸问题，采用粒子群优化求解，仿真表明其吞吐量显著优于传统RIS辅助的AmBC系统。
2025-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting for Intelligent Reflecting Surface-Aided Multiuser VR Streaming
虚拟现实（VR）应用需求的不断增长要求无线系统提供高传输速率，以支持同时向多个用户传输360度视频流。在本文中，我们提出了一个智能反射表面（IRS）辅助率分裂（RS）VR流系统。在所提出的系统中，RS有助于利用VR流媒体中用户的共同兴趣，IRS创建额外的传播通道以支持高分辨率360度视频的传输。IRS还增强了缓解由所有RS用户必须能够解码公共消息的要求所引起的性能瓶颈的能力。我们制定了一个优化问题的最大化的可实现的比特率的360度视频的用户的服务质量（QoS）的约束。我们提出了一种具有模仿学习的深度确定性策略梯度（Deep-GRAIL）算法，其中我们利用深度强化学习（DRL）和公式化问题的隐藏凸性来优化360度视频瓦片的IRS相移，RS参数，波束成形向量和比特率选择。我们还提出了RavNet，这是一个为我们的Deep-GRAIL算法中的策略学习定制的深度神经网络。基于真实世界的VR流媒体数据集的性能评估表明，所提出的IRS辅助RS VR流媒体系统在系统总速率、360度视频的可实现比特率和在线执行运行时间方面优于几个基线方案。我们的研究结果还揭示了从RS和IRS获得的相应的性能增益，以提高多用户VR流媒体系统的QoS。
2022-11-03 eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface aided Massive MIMO Systems with Low-Resolution DACs
我们研究了一种可重构智能表面（RIS）辅助多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统，其中低分辨率数模转换器（DAC）配置在基站（BS），以降低成本和功耗。基于最大比传输（MRT）和加性量化噪声模型（AQNM）推导了下行链路可达速率的近似解析表达式，并采用粒子群优化（PSO）算法求解了RIS处连续相移（CPS）和离散相移（DPS）下的速率最大化问题。仿真结果表明，随着DAC量化位数的增加，下行链路总可达速率趋于一个常数，四个量化位数就足以捕获理想理想DAC情况下的大部分性能。
2021-08-23 cs.IT eess.SP math.IT
On the Optimality of Reconfigurable Intelligent Surfaces (RISs): Passive Beamforming, Modulation, and Resource Allocation
可重构智能表面（RISs）是近年来兴起的一种新兴技术，通过集成大量低成本的无源反射元件，可以实现未来无线网络的高频谱效率和高能效。RIS可以操纵入射波的特性，例如频率、振幅和相位，然后将该操纵的波反射到期望的目的地，而不需要复杂的信号处理。本文分析了实际RIS环境下下行RIS系统可达速率的渐近最优性及其局限性。特别地，在有限的RIS控制链路和实际反射系数下，设计了一种通过控制入射波特性来实现渐近最优性能的无源波束形成器。为了提高系统的和速率，提出了一种在不干扰现有用户的情况下，可用于RIS系统的调制方案，并推导了该调制方案的平均误符号率。此外，一个新的资源分配算法，联合考虑用户调度和功率控制，在考虑所提出的被动波束形成和调制方案。仿真结果表明，在存在大量RIS反射单元的情况下，所提出的方案与其上界非常接近，从而验证了实际RIS中可达到的速率满足渐近最优性。
2021-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Reconfigurable Intelligent Surfaces in the Presence of Generalized Gaussian Noise
在这封信中，我们调查的性能可重构智能表面（RIS）辅助通信，广义高斯噪声（GGN）的假设下，在瑞利衰落信道。具体来说，我们考虑的RIS，配备了$N$反射元件，并推导出一种新的封闭形式的表达式的符号出错率（SER）的任意调制方案。导出的新表达式的有用性在于，它可以用于捕获在存在特殊的加性噪声分布，如伽马，拉普拉斯和高斯噪声的SER性能。这些特殊情况下也被认为是其相关的渐近SER表达式推导，然后量化系统的可实现的多样性秩序。数值结果证实了理论框架，这表明，整形参数的GGN（$α$）有一个可以忽略不计的影响，特别是对于大$α$值的RIS辅助系统的多样性顺序。因此，最大可实现分集阶数由$N$确定。
2021-11-24 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable intelligent surface (RIS): Eigenvalue Decomposition-Based Separate Channel Estimation
可重构智能表面（RIS）是无线通信领域的研究热点。然而，识别，建模和估计RIS信道在多输入多输出（MIMO）系统中被认为是具有挑战性的，在最近的研究。本文提出了一种基于特征值分解（EVD）的RIS-MIMO系统的分解式信道估计框架，将级联的信道链路分离出来，并对每个链路分别进行估计。该估计基于将RIS-MIMO信道建模为锁眼MIMO系统模型。数值结果表明，所提出的估计方法具有较低的估计时间开销，同时提供较小的估计误差。
2021-11-03 eess.SP
Performance Impact of Channel Aging and Phase Noise on Intelligent Reflecting Surface
这封信的目的是澄清信道老化和相位噪声对智能反射表面辅助无线系统性能的影响。我们首先数学模型过时的信道状态信息（CSI）由于多普勒频移和相位噪声来自硬件损伤。然后，从理论上推导出在噪声和老化CSI下可实现的频谱效率的封闭形式的表达式。一些典型的模拟结果，以数字证明性能的影响。
2022-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Randomized Space-Time Stacked Intelligent Metasurfaces for Massive Multiuser Downlink Connectivity
University Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Italian Aerospace Research Centre (CIRA)（意大利航空航天研究中心）；University of Sannio（桑尼奥大学）；University of Campania Luigi Vanvitelli（坎帕尼亚路易吉范维特利大学）
本文提出一种随机空间-时间堆叠智能超表面，通过引入随机时间变化提升多用户多样性，减少CSIT开销，实现高效下行连接。
2026-04-28 eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surfaces with Reflection Pattern Modulation: Beamforming Design and Performance Analysis
可重构智能表面（RISs）的最新研究假设RISs可以通过反射传递信息，而不需要发射射频链，然而，这是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们提出了一种具有反射模式调制的RIS增强型多输入单输出系统，其中RIS可以配置其反射状态，以通过无源波束形成来提高接收信号功率，同时通过反射来传递自己的信息。我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高平均接收信号功率，通过联合优化在接入点（AP）的主动波束成形和被动波束成形在RIS的情况下，RIS的状态信息是统计已知的AP，并提出了一个高质量的次优解决方案的交替优化技术的基础上。我们分析了该方案在瑞利衰落信道下的渐近中断概率，推导出一个封闭形式的表达式。所提出的方案的可实现的速率也调查的情况下，发送的符号是从一个有限的星座。仿真结果验证了该方案的有效性，并揭示了各种系统参数对可达速率性能的影响。结果表明，该方案优于传统的RIS辅助系统，没有信息传输方面的可实现的速率性能。
2020-08-06 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning for Intelligent Reflecting Surfaces: Towards Standalone Operation
智能反射表面（IRSs）具有良好的覆盖范围和光谱效率增益，正引起越来越多的关注。然而，为了在实践中实现这些表面，需要解决几个挑战。这些主要挑战之一是如何在这些无源表面上配置反射系数，而不需要大量的信道估计或波束训练开销。早期的工作建议利用监督学习工具来设计IRS反射矩阵。虽然这种方法具有减少波束训练开销的潜力，但它需要收集用于训练神经网络模型的大型数据集。在本文中，我们提出了一种新的深度强化学习框架，用于以最小的训练开销预测IRS反射矩阵。仿真结果表明，所提出的在线学习框架可以收敛到最佳速率，假设完善的信道知识。这代表了实现独立IRS操作的重要一步，其中表面在没有基础设施的任何控制的情况下自行配置。
2020-02-25 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
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted OFDM Relaying: Subcarrier Matching with Balanced SNR
该文研究了一种基于可重构智能表面（RIS）的OFDM中继系统，并在两种情况下研究了RIS无源波束形成和子载波匹配的联合设计，其中Case-I忽略了源-RIS-目的信号，Case-II利用该信号进行速率增强。我们制定了一个混合整数非线性规划（MINIP）的问题，最大限度地提高所有子载波的总和可实现的速率，通过联合优化被动波束形成和子载波匹配。为了解决这个问题，我们首先开发了一个分支定界（BNB）为基础的交替优化算法，以获得一个接近最优的解决方案。在此基础上，提出了一种低复杂度的基于凸差惩罚的算法和学习优化方法。最后，仿真结果表明，RIS辅助OFDM中继系统实现了一个实质性的可实现的速率增益相比，没有RIS，因为RIS重铸子载波匹配和平衡的信噪比（SNR）之间的不同子载波对。
2022-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Aided Multicasting with Random Passive Beamforming
在这封信中，我们考虑一个多播系统，其中一个单天线发射机发送一个共同的消息给多个单天线用户，由智能反射面（IRS）配备了$N$被动反射元件的帮助。现有的IRS研究大多假设信道状态信息（CSI）的可用性，用于设计其被动波束成形。然而，CSI的获取需要随着$N$而增加的大量训练开销。相比之下，我们在这封信中提出了一种新的\emph{random passive beamforming}方案，其中IRS在每个信道相干间隔中执行独立的随机反射$Q\geq 1$次，而不需要CSI采集。对于所提出的方案，我们首先推导出一个封闭形式的近似中断概率，在此基础上，最佳的$Q$具有最佳的中断性能可以有效地获得。然后，为了比较的目的，我们推导出与传统的基于CSI的被动波束形成的中断概率的下限。数值结果表明，在高中断区（或高速率目标），小的$Q$是首选的，最优的$Q$随着中断概率的减小（或速率目标的减小）而变大.此外，当$N$和/或用户数量较大时，所提出的方案显著优于考虑训练开销的基于CSI的被动波束成形方案，从而为现有的基于CSI的方案提供了有希望的无CSI替代方案。
2020-09-01 eess.SP
A First Look at the Performance Enhancement Potential of Fluid Reconfigurable Intelligent Surface
本文提出流体可重构智能表面（FRIS），通过优化流体元件位置和相移，显著提升无线通信系统的可实现速率。
2025-02-24 eess.SP
Integrated Imaging and Communication with Reconfigurable Intelligent Surfaces
本研究提出RIS辅助的成像通信一体化系统，通过环境成像构建深度图提取用户属性，以此低开销设计RIS交互向量与波束策略，在波束成形增益相当的情况下将训练开销降至穷举方案的千分之一。
2024-01-29 cs.IT eess.SP math.IT
Two-Timescale Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Communications
信道估计是可重构智能表面（RIS）辅助无线通信的一个挑战。由于基站（BS）、RIS和用户设备（UE）之间的级联信道的系数的数量是BS天线的数量、RIS元件的数量和UE的数量的乘积，因此导频开销可能非常高。在本文中，我们提出了一个两个时间尺度的信道估计框架，利用的属性，BS-RIS信道是高维的，但准静态的，而RIS-UE信道是移动的，但低维的。具体来说，为了估计准静态BS-RIS信道，我们提出了一种双链路导频传输方案，其中BS发送下行链路导频并接收RIS反射的上行链路导频。然后，我们提出了一种基于坐标下降的算法来恢复BS-RIS信道。由于估计准静态BS-RIS信道的频率低于估计移动信道的频率，因此从长期的角度来看，可以减少平均导频开销。虽然移动RIS-UE信道必须在小的时间尺度内频繁地估计，但是由于其低维度，相关联的导频开销很低。仿真结果表明，提出的双时标信道估计框架可以实现准确的信道估计与低导频开销。
2020-05-18 cs.IT eess.SP math.IT
Atomic Norm Minimization-based Low-Overhead Channel Estimation for RIS-aided MIMO Systems
大波束训练开销是可重构智能表面（RIS）辅助系统信道估计的主要问题之一。在本文中，我们提出了一种基于原子范数最小化（ANM）的低开销信道估计的RI辅助多输入多输出（MIMO）系统。当波束训练的数量减少时，在波束训练期间可能接收不到一些多径信号，并且这导致信道估计失败。为了解决这个问题，由RIS创建的波束的宽度被加宽以捕获所有多径信号。在波束训练期间接收的导频信号被编译成一个矩阵，以定义用于RI辅助MIMO系统的信道的原子范数。仿真结果表明，该算法优于其他信道估计算法。
2021-07-20 eess.SP
Practical Channel Estimation and Phase Shift Design for Intelligent Reflecting Surface Empowered MIMO Systems
本文提出了智能反射面（IRS）授权的单用户多输入多输出（SU-MIMO）系统的信道估计技术和相移设计。在本文提出的四种信道估计技术中，单径近似信道（SPAC）和秩一矩阵选择性增强（SEROM）两种新的信道估计技术具有较低的训练开销，能够实现实用的IRS授权SU-MIMO系统。SPAC主要基于参数估计，通过将IRS相关信道近似为占主导地位的单路径信道。SEROM利用IRS相移以及训练信号进行信道估计，并且容易调整其训练开销。IRS相移设计的封闭形式的解决方案也被开发，以最大限度地提高频谱效率的解决方案只需要基本的线性运算。数值结果表明，SPAC和SEROM相结合的IRS相移设计实现了高的频谱效率，即使与现有的方法相比，低的训练开销。
2021-04-29 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Overhead Channel Estimation Framework for Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multi-User MIMO Communication
针对非对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助多用户MIMO系统中信道估计开销大的问题，本文基于级联信道的缩放特性提出低开销框架，刻画无噪声下最小开销并设计两阶段估计方法，显著降低了估计开销。
2025-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Environments based on Ultra-Massive MIMO Platforms for Wireless Communication in Millimeter Wave and Terahertz Bands
毫米波（30-300 GHz）和太赫兹波段（0.3-10 THz）通信被设想为关键的无线技术，以满足5G及以后时代对每秒太比特（Tbps）链路的需求。在这个超宽带频率范围内非常大的可用带宽是以非常高的传播损耗为代价的，这与毫米波和太赫兹波段收发器的低功率相结合限制了通信距离和数据速率。在本文中，智能通信环境的概念，使超大规模多输入多输出平台的毫米波和太赫兹频段的频率，以增加通信距离和数据速率。端到端的物理模型的开发，考虑到新型的智能等离子体天线阵列，可以操作在传输，接收，反射和波导的能力，以及毫米波和太赫兹波段多径信道的特点。基于所建立的模型，针对不同的应用场景给出了大量的量化结果，以说明在超大规模多输入多输出环境下，MIMO系统在可达距离和数据速率方面的性能改进。
2019-04-16 eess.SP
Massive Wireless Energy Transfer without Channel State Information via Imperfect Intelligent Reflecting Surfaces
针对IRS信道估计难题，提出无CSI的波束旋转方案，通过精心设计预编码和相移缓解非理想IRS影响，实现大规模WET，且性能优于基于CSI的方案。
2023-11-15 eess.SP
