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
Coset Shaping: Constructions and Bounds
University of Tartu（塔尔图大学）
本文提出了一种新的几何整形技术——余集整形，用于编码QAM和PAM信号。该方法可应用于信息位和校验位，无需增加复杂度，并展示了随着纠错码长度和调制阶数增长，其与容量的差距可任意减小。
2026-03-27 cs.IT math.IT
CP-OFDM Achieves the Lowest Average Ranging Sidelobe Under QAM/PSK Constellations
本文研究ISAC中以通信为中心的最优测距波形，证明CP-OFDM在QAM/PSK星座下实现全局最低P-ACF旁瓣，并在无CP情况下对A-ACF达到局部最优，且数值结果验证无其他正交波形能超越OFDM。
2025-07-21 cs.IT eess.SP math.IT
Codebook-Based Solutions for Reconfigurable Intelligent Surfaces and Their Open Challenges
可重构智能表面（RIS）是一种革命性的技术，以提高无线网络的性能成本效益。我们首先回顾了现有的框架，信道估计和被动波束形成（CE和PBF）在RIS辅助通信系统。为了减少CE & PBF框架的过多导频信令开销和实现复杂度，我们设想了一个基于码本的框架，以在通信性能和信令开销之间进行灵活的权衡。此外，我们提供了有用的见解的码本设计和学习机制的RIS反射模式。最后，我们分析了所提出的框架的可扩展性，通过灵活地调整训练开销，以指定的服务质量的要求，然后详细说明其吸引人的优势，现有的CE和PBF方法。结果表明，我们的新的基于码本的框架可以有益地适用于所有的RIS辅助的情况下，避免了诅咒的模型依赖所面临的现有同行，从而构成了一个有竞争力的解决方案，为实际的RIS辅助通信系统。
2022-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Increasing Data Rate through Shaping on Wireless Channels Subject to Mobility and Delay Spread
Duke University（杜克大学）
本文通过结合非等概率信号与LDPC编码，提高无线信道在小区边缘的传输速率，实现20%的速率提升。
2026-02-02 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Localization: Position and Orientation Error Bounds
下一代蜂窝网络将见证智能无线电环境（SRE）的创建，其中墙壁和物体可以涂覆可重新配置的智能表面（RIS），以通过控制反射的多径来加强通信和定位覆盖。事实上，最近已经引入了RIS，不仅用于克服由于障碍物造成的通信阻塞，而且用于在GPS拒绝环境中对移动用户进行高精度定位，在屋里.为了实现这一愿景，本文提出了一个单一的下一代节点B基站（gNB），配备了多个天线，推断的位置和方向的用户设备（UE）在一个RIS辅助SRE的通信场景的定位性能限制。我们考虑的信号模型，也是有效的近场传播条件下，通常采用的远场假设并不总是成立，特别是对于大的RISs。对于所考虑的情况下，我们得出的克拉美-饶下限（CRLB）的同步和异步信令方案的最终定位和定向性能进行评估。此外，我们提出了一个封闭形式的RIS相位分布，以及适合联合通信和本地化。我们进行了广泛的数值结果，以评估我们的计划的各种本地化方案和RIS阶段设计的性能。数值结果表明，所提出的方案可以实现显着的性能，即使在异步信令和所提出的相位设计方法的数值最优相位设计，最大限度地减少CRLB。
2020-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Design and Implementation of MIMO Transmission Based on Dual-Polarized Reconfigurable Intelligent Surface
多输入多输出（MIMO）信令是当前移动通信系统的关键技术之一。然而，复杂而昂贵的射频（RF）链路一直限制着MIMO规模的增长。本文提出了一种基于双极化可重构智能表面（RIS）的MIMO传输架构，该架构可以直接实现多通道信号的调制和传输，而不需要传统的射频链。与以前的工作相比，所提出的架构可以提高集成的基于RIS的传输系统。搭建了一个基于双极化RIS的MIMO传输系统样机，实验结果验证了该结构的可行性。基于双极化RIS的MIMO传输架构为未来网络实现低成本超大规模MIMO提供了一种很有前途的解决方案。
2021-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity and Performance Analysis of RIS-Assisted Communication Over Rician Fading Channels
研究了可重构智能表面（RIS）辅助下毫米波通信系统的遍历容量和符号出错率两个性能指标。我们假设独立同分布（i.i.d.）用户-RIS-接入点（AP）之间的Rician衰落，RIS表面由无源反射元件组成。首先，我们推导出一个新的统一的封闭式公式的平均符号错误概率的广义M-QAM/M-PSK信号在此毫米波链路。然后，我们得到新的封闭形式的表达式遍历能力与不信道状态信息（CSI）在AP。
2021-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Present and Future of Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Communications
近年来，信号处理和通信社区见证了许多令人兴奋的通信技术的兴起。值得注意的示例包括替代波形、大规模多输入多输出（MIMO）信令、非正交多址（NOMA）、联合通信和感测、稀疏向量编码、索引调制等。6G无线网络将不可避免地需要重新思考无线通信系统和技术，特别是在物理层（PHY），考虑到随着具有不同应用的5G无线网络的发展，蜂窝行业达到了另一个重要的里程碑。在这个角度来看，本文旨在阐明新兴的概念，可重构智能表面（RIS）授权的通信到6G无线网络。软件定义的RIS可以有效地操纵它们的冲击信号，以提高某些关键性能指标。我们讨论了该领域的最新发展，并提出了有前途的候选人为未来的研究和发展。具体来说，我们把重点放在主动，发射器型，透射反射，和独立的RIS，通过讨论他们的优点和缺点相比，反射RIS设计。最后，我们还设想了一个最终的RIS架构，它能够动态地调整其操作模式，并引入了面向6G无线网络的RIS上的PHY切片的新概念。
2021-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Max-SNR: Joint Encoding for Reconfigurable Intelligent Surfaces
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。以前的工作大多假设一个固定的RIS配置，而不管传输的信息。与此相反，这项工作推导出信息理论的限制，并证明了容量是通过一个方案，联合编码的信息中发送的信号，以及在RIS配置。此外，提出了一种新的信令策略，分层编码的基础上，使实际的连续消除型解码在接收机。数值实验表明，标准的最大信噪比方案，固定的RIS的配置，以最大限度地提高接收机的信噪比（SNR）是严格次优的，并优于所提出的策略在所有实际的SNR水平。
2019-11-21 cs.IT math.IT
On the Impact of Control Signaling in RIS-Empowered Wireless Communications
Aalborg University（奥尔堡大学）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波蒂斯坦大学）
本文研究RIS在系统级集成中的控制信号影响，分析带宽分配和数据信道速率选择对通信性能的影响，提出评估RIS辅助网络控制开销的方法。
2023-10-30 cs.IT eess.SP math.IT
Mixed Static and Reconfigurable Metasurface Deployment in Indoor Dense Spaces: How Much Reconfigurability is Needed?
针对毫米波室内密集空间的高数据速率传输需求，提出基于可行点追踪逐次凸逼近的迭代算法，联合优化混合超表面部署与资源分配，发现可重构性增益存在递减效应，密集部署静态超表面可作为低成本替代方案。
2024-02-01 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Empowered OTFS Modulation With Faster-than-Nyquist Signaling in High-Mobility Wireless Communications
本文提出了一种结合RIS、OTFS调制和Faster-than-Nyquist信号的新方案，旨在提高高机动无线通信中的可靠性和频谱效率。
2026-05-19 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Control Information and Power Transmission for Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）是具有附加电子电路的平面结构，其能够实现部分可编程通信环境。RIS操作可以被认为是几乎无源的，因为它通过简单地将撞击的行波反射向期望的方向来起作用，因此仅需要能量来重新配置其反射元件（RE）。本文解决了无线供电RIS电路通过控制信令的问题。通过考虑两个基本原则来考虑同时无线信息和功率传输（SWIPT）：控制信号的信号质量足以用于信息检测，以及有足够的收获能量用于重新配置。一些最常见的SWIPT接收机（分时，功率分配，动态功率分配，和天线选择）进行了研究，并制定了相应的建议的优化问题，实现上述原则，并在封闭的形式解决。数值结果表明，所提出的方法在接收功率波动的存在下的有效性。
2021-08-30 cs.ET cs.IT math.IT
Optimizing Reconfigurable Intelligent Surfaces for Short Transmissions: How Detailed Configurations can be Afforded?
本文针对短数据传输场景，提出通过将RIS划分为子阵列并调整导频功率与子阵列大小来最小化UE能量消耗，分析表明存在唯一最优解，导频能量占比约10-40%。
2023-10-18 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-Based Rate-Splitting Multiple Access for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Tera-Hertz Massive MIMO
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；University of New South Wales（新南威尔士大学）；Zhejiang University（浙江大学）
可重构智能表面（RIS）可以显著提高太赫兹大规模多输入多输出（MIMO）通信系统的业务覆盖。然而，在有限的导频和反馈信令开销的情况下获得准确的高维信道状态信息（CSI）是具有挑战性的，严重降低了传统空分多址接入的性能。为了提高对CSI缺陷的鲁棒性，提出了一种基于深度学习（DL）的速率分裂多址接入（RSMA）方案，用于RI辅助的太赫兹多用户MIMO系统。具体来说，我们首先提出了一种混合数据模型驱动的DL基于RSMA预编码方案，包括被动预编码在RIS以及模拟主动预编码和RSMA数字主动预编码在基站（BS）。为了在RIS上实现被动预编码，我们提出了一种基于Transformer的数据驱动RIS反射网络（RRN）。对于基站的模拟主动预编码，考虑到基站和RIS采用LoS-MIMO天线阵列结构，提出了一种基于匹配滤波器的模拟预编码方案。对于基站处的RSMA数字主动预编码，提出了一种低复杂度的近似加权最小均方误差（AWMMSE）数字预编码方案。此外，为了获得更好的预编码性能和更低的计算复杂度，将AWMMSE方案与DL相结合，设计了一种模型驱动的深度展开主动预编码网络（DFAPN）。然后，为了在BS处获取所研究的RSMA预编码方案的准确CSI以实现更高的频谱效率，我们提出了具有低导频和反馈信令开销的CSI获取网络（CAN），其中下行链路导频传输、用户设备（UE）处的CSI反馈以及BS处的CSI重构…
2022-12-05 cs.AI cs.IT cs.LG
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
Refracting Reconfigurable Intelligent Surface Assisted URLLC for Millimeter Wave High-Speed Train Communication Coverage Enhancement
针对毫米波高速列车通信中信号穿厢路径损耗大的问题，研究折射型RIS辅助的多用户MISO URLLC系统，提出基于交替优化的联合优化算法求解和速率最大化问题，仿真验证了算法收敛快且能有效提升系统和速率。
2024-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Rate-Adaptive Wireless Communication Using ACK/NAK-Feedback
为了对抗无线信道中的可变性的不利影响，我们考虑基于有限反馈的跨层速率自适应。特别是，基于有限的反馈形式的链路层应答（ACK）和否定应答（NAK），我们最大限度地提高物理层传输速率的上限上的预期数据包出错率。\textr{We take a robust approach in that we do not assume}信道状态上的任何特定先验分布。我们首先分析了这种系统的基本限制，并推导出一个上限的基础上未编码的QAM和随机高斯系综的信令方案的可实现的速率。我们表明，对于基于二进制ACK/NAK反馈的信道估计，最好是在高出错率下使用单独的训练序列，而不是利用低差错率数据包本身。我们还开发了一个自适应递归估计，这是证明渐近最优和渐近有效的。
2011-11-17 cs.IT cs.NI math.IT
MmWave MIMO Communication with Semi-Passive RIS: A Low-Complexity Channel Estimation Scheme
可重构智能表面（RISs）在无线通信领域受到了广泛的关注。可以控制RIS将入射波从发射器反射到接收器;这一功能被认为从根本上有助于超越5G无线技术。典型的RIS由完全无源元件组成，这需要在别处进行高维信道估计。因此，在本文中，我们提出了一个半无源的大规模RIS架构配备了只有一小部分的简化接收机单元，只有1位量化。在此基础上，提出了一种基于交替方向乘法器（ADMM）的方法，在无源RIS单元上恢复训练信号，然后结合信道稀疏化和广义近似消息传递（GAMP）算法得到全局信道。我们提出的方案利用了稀疏性和低秩属性的信道在联合空间-频率域的宽带毫米波多输入多输出（MIMO）通信系统。仿真结果表明，该算法可以显着减少所需的导频信号进行准确的信道估计，并优于以往的方法，即使在更少的接收单元。
2021-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Efficient Multi-Pair IoT Communication with Holographically Enhanced Meta-Surfaces Leveraging OAM Beams: Bridging Theory and Prototype
针对超表面辅助多对物联网通信在视距场景下的信道低秩与强干扰问题，提出全息超表面补偿方法结合OAM涡旋波束的低干扰传输方案，并通过10GHz频段的两对通信原型验证了有效性。
2023-11-18 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Multi-User MIMO Communications with Frequency Selective RISs: Element Response Modeling and Sum-Rate Maximization
可重构智能表面（RISs）是用于未来无线通信系统的新兴技术，其能够以节能的方式实现改进的覆盖。RISs通常是超材料表面，由超材料元件的二维布置构成，其个体响应在文献中通常被建模为可调节移相器。然而，该模型仅适用于窄带通信，并且当利用宽带传输时，必须考虑超材料的频率选择性，其响应通常遵循洛伦兹曲线。在本文中，我们考虑了一个宽带RIS-empowered多用户多输入多输出（MIMO）无线系统的上行链路与正交频分复用（OFDM）信令，同时考虑RISs的频率选择性。特别是，我们专注于设计的可控参数，指示每个RIS超材料元件的洛伦兹响应，以最大限度地提高可实现的总和速率。我们设计了一个方案，结合块坐标下降与惩罚对偶分解，以解决由此产生的具有挑战性的优化框架。我们的仿真结果揭示了在宽带设置中使用现实频率选择性RIS可以实现的速率，并量化了使用最先进的方法时发生的性能损失，该方法假设RIS元件表现为频率平坦移相器。
2022-03-25 cs.IT math.IT
A Low-PAPR, Synchronization-Robust Non-Coherent Grassmannian Modulation for Optical Communications
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；College of Management Academic Studies（管理学术研究学院）
针对非相干格拉斯曼调制在光通信中的高峰均功率比(PAPR)和符号定时同步问题，提出恒模约束设计降低PAPR至3.6dB，并推导出相位盲的定时误差检测器，实现无需载波恢复的时钟同步。
2026-06-26 cs.IT eess.SP math.IT
