Coordinated Passive Beamforming for Distributed Intelligent Reflecting Surfaces Network
智能反射面（IRS）是6 G中的一项新兴技术，通过使用大量无源反射元件来智能地重新配置传播环境，从而提高无线网络的性能。然而，目前的工作主要集中在单一的IRS授权的无线网络，其中的信道秩不足的问题已经出现。在本文中，我们提出了一个分布式IRS授权的通信网络架构，其中多个源-目的地对通过多个分布式IRS进行通信。我们进一步有助于最大限度地提高可实现的总和率在这个网络中，通过联合优化的源和相移矩阵与被动波束成形在所有分布式IRS的发射功率矢量。不幸的是，这个问题原来是非凸的和高度棘手的，其中一个交替的方法是通过交替解决所产生的分式规划问题。特别地，给出了红外辐射源协同无源波束形成的闭合表达式。数值结果将证明算法的优势和理想的性能的分布式IRS授权的通信网络。
2020-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
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
SINR Coverage Enhancement of 6G UAV-Assisted Networks Deploying IRS
该工作的目标是提高无人机辅助的6G无线网络的信号干扰噪声比（SINR）覆盖概率。为此，本文对常规无人机通信模型和红外辅助无人机通信模型的覆盖概率进行了分析比较。研究结果表明，IRS在无人机辅助无线网络中的应用显著提高了SINR的覆盖概率。此外，IRS在无人机网络中的安装降低了网络的能量消耗。
2022-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted NOMA Empowered Integrated Sensing and Communication
本文利用可重构智能表面（RIS）的潜力，以提高雷达感知的非正交多址接入（NOMA）授权的综合传感和通信（NOMA-ISAC）网络。目标是通过联合优化有源波束形成、功率分配系数和无源波束形成，最大化最小雷达波束方向图增益。为了解决非凸问题，我们提出了一个有效的联合优化算法调用交替优化，连续凸近似（SCA）和顺序秩一约束松弛（SRCR）算法。数值结果表明，所提出的RIS辅助NOMA-ISAC系统，与所提出的方案的援助，优于RIS辅助ISAC系统没有NOMA。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Machine Learning Empowered Beam Management for Intelligent Reflecting Surface Assisted MmWave Networks
最近，智能反射表面（IRS）辅助的毫米波网络正在出现，其具有以更具成本效益的方式解决毫米波（mmWave）通信的阻塞问题的潜力。特别地，IRS由无源和可编程电磁元件构建，这些电磁元件可以通过明智的联合BS-IRS传输设计将毫米波传播信道操纵到更有利的无阻塞条件。然而，IRS和毫米波BS的共存使网络架构复杂化，并且因此对高效波束管理（BM）提出了巨大挑战，高效波束管理是高性能毫米波网络的一个关键先决条件。在本文中，我们系统地评估了IRS辅助毫米波网络BM的关键问题和挑战，为未来的网络设计带来见解。具体来说，我们仔细分类和讨论传统毫米波的现有BM向IRS辅助的新范例的可扩展性和局限性。此外，我们提出了一种新的机器学习授权BM框架的IRS辅助网络与代表性的展示，处理环境和移动性的意识，以实现高效的BM显着降低系统开销。最后，我们也提出一些未来的研究方向。
2020-03-03 eess.SP
Dynamic Reflections: Optimizing Energy Efficiency in Multi-IRS Empowered Green Networks
本文提出一种多IRS辅助毫米波系统，通过AP调整发射波束成形与IRS元件控制相移及开关状态，结合分数规划与模拟退火算法优化能效，较随机状态提升高达132.16%。
2024-01-02 eess.SP
Performance Analysis under IRS-User Association for Distributed IRSs Assisted MISO Systems
在多用户无线通信系统中部署分布式智能反射面（IRSs），有望提高系统性能。然而，在这样的系统中的信号与干扰加噪声比（SINR）的分析和IRS优化变得具有挑战性，由于大量的涉及的参数。如果用户与IRS相关联，则可以简化系统优化，IRS转而关注于服务相关联的用户。我们提供了一个实用的理论框架的平均SINR分析的分布式IRSs辅助多用户MISO系统，其中IRSs进行了优化，以服务于其相关的用户。特别地，我们推导出在BS处的最大比传输（MRT）预编码和在IRS处的优化反射波束成形配置下的平均SINR表达式。一个连续的细化（SR）的方法，然后概述了优化IRS用户关联参数的制定最大最小SINR的问题，激励用户公平性。仿真验证了平均信干噪比分析，同时确认了分布式IRS系统优于集中式IRS系统，以及与随机关联相比，优化IRS-用户关联的增益。
2021-11-03 cs.IT eess.SP math.IT
Fast Channel Estimation for IRS-Assisted OFDM
在这封信中，我们研究了有效的信道估计的智能反射面（IRS）辅助正交频分复用（OFDM）系统，以实现最小的训练时间。首先，针对任意频率选择性衰落信道，提出了一种缩短OFDM符号长度的快速信道估计方法。其次，在IRS用户信道为视距信道的典型情况下，提出了一种基于采样IRS反射变化的快速信道估计方法。此外，导频信号和IRS训练反射模式联合优化两种方案。最后，所提出的计划进行了比较，通过模拟的训练时间和信道估计性能，以及对基准计划。
2020-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of IRS-Assisted NOMA for 6G Wireless Communications
非正交多址接入（NOMA）方案使得能够通过复用用户的信号来为具有相同资源块（即，频率或时间）的用户提供服务。智能反射表面（IRS）或可重构智能表面（RIS）是通过调整典型的无源反射组件来修改信号传播以提高传输效率的潜在方法。IRS以这种方式重新配置无线网络以提高系统性能。该研究考虑了IRS辅助下行NOMA系统。这项工作修改的参考模型，采用IRS特定的频率距离相关的路径损耗模型的IRS-NOMA下行链路接收功率和信号与干扰加噪声比（SINR）的测量，而不是一个典型的或传统的距离相关的路径损耗模型。与传统的路径损耗模型相比，结合IRS特定的路径损耗模型提供了更方便和更好的测量。此外，这项工作的数字参考模型的改进范围。
2022-11-12 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Assisted Ambient Backscatter Communications Utilizing Deep Reinforcement Learning
我们考虑一个环境后向散射通信（AmBC）系统的智能反射表面（IRS）的帮助下。当没有先前的信道知识时，IRS的优化以辅助AmBC是极其困难的，目前没有可用的设计解决方案。我们利用基于深度强化学习的框架来联合优化IRS和读取器波束成形，而无需了解通道或环境信号。我们表明，所提出的框架可以促进有效的AmBC通信的检测性能与几个基准下的全信道知识。
2021-07-26 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beamforming Design and Power Splitting Optimization in IRS-Assisted SWIPT NOMA Networks
提出了一种新的智能反射面（IRS）辅助的同时无线信息和功率传输（SWIPT）非正交多址（NOMA）网络框架，其中IRS用于增强SWIPT的NOMA性能和无线功率传输（WPT）效率。我们制定了一个问题，通过联合优化连续干扰消除（SIC）解码顺序，BS发射波束成形矢量，功率分配（PS）比和IRS相移，同时考虑到服务质量（QoS）的要求和能量收获阈值的每个用户的最小化基站（BS）的发射功率。该问题是一个非凸优化问题，很难直接求解。因此，提出了一个两阶段算法来解决上述问题，通过应用半定松弛（SDR），高斯随机化和逐次凸逼近（SCA）。具体地，在通过在第一阶段中设计IRS相移来确定SIC解码顺序之后，我们交替地优化BS发射波束成形向量、PS比和IRS相移以最小化BS发射功率。数值结果验证了我们提出的优化算法在降低基站发射功率的有效性相比，其他基线算法。同时，与非IRS辅助的网络相比，IRS辅助的SWIPT NOMA网络可以使基站的发射功率降低51.13%。
2021-05-14 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Empowered Self-Interference Cancellation in Full-Duplex Systems
本文研究在全双工基站附近部署智能反射表面（IRS）以抑制自干扰，通过联合优化IRS相移、基站波束成形器和上行功率最大化系统加权和速率，并提出了低复杂度算法，显著提升了系统增益。
2023-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Computation and Communication Resource Optimization for Beyond Diagonal UAV-IRS Empowered MEC Networks
该论文提出BD-IRS-UAV集成方案，通过联合优化部署与资源分配，降低MEC网络最坏情况延迟和无人机悬停时间，性能较传统方案提升显著。
2024-03-15 eess.SP
Semi-Blind Joint Channel and Symbol Estimation in IRS-Assisted Multi-User MIMO Networks
智能反射面（IRS）是未来第五代无线通信的一项重要技术。在完全被动的IRS辅助系统中，信道估计是具有挑战性的，并且应当仅在基站处或在终端处执行，因为IRS的元件不能处理信号。在这封信中，我们制定了一个基于张量的半盲接收机，解决了联合信道和符号估计问题的IRS辅助多用户多输入多输出系统。所提出的方法依赖于广义PARATUCK张量模型的IRS反射的信号，基于一个两阶段的封闭形式的半盲接收机使用Khatri-Rao和Kronecker分解。仿真结果表明，所提出的半盲接收机的优良性能，在归一化均方误差和符号出错率，以及较低的计算复杂性，最近提出的并行因子分析为基础的接收机相比。
2022-05-04 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation in Intelligent Reflecting Surface Assisted NOMA Systems
研究了智能反射面（IRS）辅助非正交多址（NOMA）系统的下行链路通信。为了最大限度地提高系统的吞吐量，我们制定了一个联合优化问题的信道分配，解码顺序的NOMA用户，功率分配，和反射系数。该问题被证明是NP难的。针对这一问题，提出了一种新的三步资源分配算法。首先，通过多对一匹配算法解决信道分配问题。其次，考虑到IRS反射系数的设计，提出了一种低复杂度的译码顺序优化算法。第三，在给定信道分配和译码顺序的情况下，提出了一种联合优化算法来求解联合功率分配和反射系数设计问题。数值结果表明：i）在IRS的辅助下，所提出的IRS-NOMA系统在系统吞吐量方面优于没有IRS的传统NOMA系统; ii）所提出的IRS-NOMA系统实现了比IRS辅助的正交多址（IRS-OMA）系统更高的系统吞吐量; iii）仿真结果表明，通过仔细选择IRS的位置，可以提高IRS-NOMA和IRS-OMA系统的性能增益。
2020-02-05 cs.IT eess.SP math.IT
On the Achievable Rate of IRS-Assisted Multigroup Multicast Systems
智能反射表面（IRSs）在许多潜在的用例中显示出巨大的优势，因此被认为是下一代无线系统的有前途的候选者。在本文中，我们考虑了一个IRS辅助的多组组播（IRS-MGMC）系统在多输入单输出（MISO）的情况下，其中相关的现有文献是相当有限的。特别是，我们的目标是联合设计的发射波束形成器和IRS相移，以最大限度地提高系统的总速率。为了获得一个数值有效的解决方案，制定非凸优化问题，我们提出了一个交替投影梯度（APG）方法，其中每次迭代承认一个封闭的形式，并被证明是优于一个已知的解决方案，这是来自优化最小化（MM）方法在可实现的和率和所需的复杂性，即，运行时间。特别是，我们表明，所提出的APG方法的复杂性与IRS瓷砖的数量呈线性增长，而已知的解决方案相比，增长与IRS瓷砖的数量的三次方。本文报道的数值结果扩展了我们对大规模IRS辅助多组组播系统的可实现速率的理解。
2022-08-15 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
Deep Learning Based Joint Beamforming Design in IRS-Assisted Secure Communications
本文针对无窃听者瞬时CSI的IRS辅助MIMOME系统，提出一种基于深度学习的低复杂度联合波束成形设计方法，通过优化预编码向量与相移矩阵最小化安全中断概率，在保持与传统AO算法相似性能的同时显著降低了计算复杂度。
2023-04-04 cs.IT eess.SP math.IT
A Low-Complexity Algorithmic Framework for Large-Scale IRS-Assisted Wireless Systems
智能反射面（IRSs）是下一代无线通信网络的革命性推动者，具有自定义无线电传播环境的能力。为了充分利用IRS辅助的无线系统的潜力，反射元件必须与传统的通信技术联合优化。然而，由此产生的优化问题提出了重大的算法挑战，主要是由于大规模的非凸约束引起的被动硬件实现。在本文中，我们提出了一个低复杂度的算法框架，结合交替优化和基于梯度的方法，大规模的IRS辅助无线系统。该算法可证明收敛到一个稳定点的优化问题。大量的仿真结果表明，该框架提供了显着的加速比与现有的算法相比，同时实现了可比的或更好的性能。
2020-10-09 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Rate Maximization for IRS-assisted Uplink NOMA
智能反射面（IRS）由大量低成本的反射元件组成，通过被动波束形成来协同引导入射信号。通过这种方式，IRS重新配置无线环境以提高系统性能。在本文中，我们考虑了一个IRS辅助的上行链路非正交多址（NOMA）系统。目标是在单个功率约束下最大化所有用户的总速率。所考虑的问题需要在用户和IRS的波束成形设计的联合功率控制，并且是非凸的。为了处理它，半定松弛，这提供了一个接近最优的解决方案。数值结果表明，建议的NOMA为基础的计划实现了更大的和速率比正交多址（OMA）为基础的。此外，还揭示了反射单元数目对和率的影响。
2020-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Spectral and Energy Efficiency of IRS-Assisted MISO Communication with Hardware Impairments
在这封信中，我们分析了智能反射面（IRS）辅助的多输入单输出（MISO）下行链路系统的频谱和能量效率与硬件损伤。扩展的误差矢量幅度（EEVM）模型被用来表征在接入点（AP）和相位噪声的射频（RF）损伤的影响被认为是不完美的IRS。我们表明，频谱效率是有限的，由于硬件损伤，即使当AP天线和IRS元素的数量增长无限大，这是在与传统的情况下，与理想的硬件。此外，在高SNR的性能下降，主要是由AP的硬件损伤，而不是IRS的相位噪声的影响。我们进一步获得了最佳发射功率的能量效率最大化的封闭形式。仿真结果验证了这些结果。
2020-04-21 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis and Optimization of A Double-IRS Cooperatively Assisted System with A Quasi-Static Phase Shift Design
单智能反射面（IRS）辅助系统的分析和优化已经得到了广泛的研究，而对多IRS辅助系统知之甚少。本文研究了一种双IRS协作辅助下行链路系统的分析和优化，其中多天线基站（BS）通过IRS间信道连接的两个多单元IRS为单天线用户提供服务。任何两个节点之间的信道建模与莱斯衰落。基站采用瞬时CSI自适应最大比传输（MRT）波束形成器，两个IRS采用协作准静态相移设计。目标是以低的相位调整成本和计算复杂性最大化平均可达速率，该平均可达速率可以由BS和用户之间的等效信道的平均信道功率来反映。首先，我们得到易于处理的表达式的平均信道功率的等效信道中的一般莱斯因子，纯视线（LoS），和纯非视线（NLoS）制度，分别。然后，我们共同优化的两个IRS的相移，以最大限度地提高这些制度的等效信道的平均信道功率。优化问题是具有挑战性的非凸问题。我们获得了全局最优的封闭形式的解决方案的某些情况下，并提出计算效率高的迭代算法，以获得其他情况下的稳定点。接下来，我们比较了计算复杂性优化的相移和最佳平均信道功率的双IRS合作辅助系统与对应的单IRS辅助系统在大量的反射元件在三个制度。最后，我们在数值上证明了显着的收益，在不同的系统参数的现有解决方案的建议的解决方案。
2022-06-05 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of Uplink IRS-Assisted NOMA under Nakagami-m Fading via Moments Matching
这封信研究了智能反射面（IRS）辅助的非正交多址（NOMA）的上行中断性能。我们考虑的一般情况下，所有用户都有直接和反射的链接，所有的链接进行Nakagami-m衰落。我们近似的接收功率的NOMA用户作为伽马随机变量通过矩匹配。这允许在干扰消除（IC）下的中断的易处理的表达式，同时在建模各种传播环境中是灵活的。我们的分析表明，在某些条件下，IRS的存在可能会降低性能的用户有主导线的视线（LOS）的基站（BS），而用户主导的非视线（NLOS）将始终受益于它。
2020-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Power Control and Passive Beamforming in IRS-Assisted Spectrum Sharing
在认知无线电（CR）通信系统中，在与主用户（PU）存在强交叉链路干扰的情况下实现高次用户（SU）速率是具有挑战性的。在这封信中，我们利用新兴的智能反射表面（IRS）技术来解决这个问题。具体来说，我们调查的IRS辅助CR通信系统中，IRS被部署，以协助在PU链路和SU链路之间的频谱共享。我们的目标是最大限度地提高可实现的SU率受到一个给定的信号干扰加噪声比的PU链路的目标，通过联合优化SU发射功率和IRS反射波束成形。由于制定的问题是很难解决，由于其非凸性和耦合变量，我们提出了一个有效的算法交替优化和逐次凸逼近技术的基础上解决它的次优，以及一些启发式设计，以降低复杂性。仿真结果表明，IRS是能够显着提高SU率，即使是在传统的CR系统中不使用IRS被认为是最具挑战性的情况下。
2020-03-09 cs.IT eess.SP math.IT
Optimized Design for IRS-Assisted Integrated Sensing and Communication Systems in Clutter Environments
在本文中，我们研究了智能反射面（IRS）辅助的综合传感和通信（ISAC）系统的设计在杂波环境中。多天线基站（BS）在均匀线阵IRS的辅助下，实现与多个通信用户（CU）的通信，同时感知多个目标。我们考虑在具有类型I或类型II CU的情况下的IRS辅助的ISAC设计，其中每个类型I和类型II CU可以和不能分别消除来自感测信号的干扰。特别是，我们的目标是最大限度地提高多个目标之间的最小感测波束方向图增益，通过联合优化BS发射波束形成向量和IRS相移矩阵，受到信号与干扰加噪声比（SINR）的约束为每个类型I/类型II CU，每个杂波的干扰功率约束，在BS的传输功率约束，和互相关图案约束。由于BS的发射设计变量和IRS的相移矩阵的耦合，在具有类型I/类型II CU的情况下，所制定的最大-最小IRS辅助ISAC设计问题是高度非凸的。因此，我们提出了一个有效的算法的基础上交替优化和半定松弛（SDR）技术。在I型CU的情况下，我们表明BS处的专用感测信号总是有益于提高感测性能。相比之下，在具有类型II CU的情况下不需要BS处的专用感测信号。数值结果表明，建议的IRS辅助ISAC设计方案实现了显着的增益比现有的基准计划。
2022-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
The Optimal Pilot Power Allocation Strategy for Multi-IRS Assisted Communication Systems
智能反射面（IRS）是一种很有前途的技术，可以精确控制未来无线通信网络中的电磁环境。为了有效地利用IRS，信道状态信息（CSI）的获取是IRS辅助通信系统中的关键，然而，这是具有挑战性的。在本文中，我们提出了最佳导频功率分配策略的IRS辅助通信系统的信道估计，这是能够进一步提高可达到的速率性能与不完美的CSI。更具体地说，首先，我们介绍了一个多IRS辅助的通信系统，在面对实际的信道估计误差。在单输入单输出（SISO）条件下，得到了不完全CSI下的遍历容量的显式表达式。其次，我们制定了最大化的遍历容量与不完美的CSI的优化问题，受平均上行链路导频功率的约束。再次，利用拉格朗日乘子法求解遍历速率最大化问题，得到最优导频功率分配策略。所得到的导频功率分配解决方案建议分配更多的功率量的导频估计弱反射信道。此外，我们还详细分析了所提出的导频功率分配策略的峰值平均功率比（PAPR）的增加定量的代价。最后，大量的仿真结果验证了我们的分析，并揭示了一些有趣的结果。例如，对于大IRS附近的用户，建议关闭其他IRS，只开启离用户最近的IRS;对于小IRS附近的用户，最好开启所有IRS，并进行最优导频功率分配，以提高可达速率性能。
2021-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Active-Passive IRS Assisted Energy-Efficient Wireless Communication
本文研究混合主动-被动智能反射面辅助无线通信系统，通过优化主动和被动反射元件数量最大化能效，并推导了多种信道下的最优或次优解，仿真验证了其有效性。
2023-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Detecting Abrupt Change of Channel Covariance Matrix in IRS-Assisted Communication
本文针对IRS辅助通信中信道协方差矩阵突变检测问题，提出一种区分I类（基站侧）与II类（IRS侧）变化的高效检测方法，并通过数值仿真验证其有效性。
2023-10-26 cs.IT eess.SP math.IT
User Pairing and Power Allocation for IRS-Assisted NOMA Systems with Imperfect Phase Compensation
在这封信中，我们分析了智能反射面（IRS）辅助下行链路非正交多址（NOMA）系统的性能存在的不完美的相位补偿。我们推导出不完美相位补偿的上界，以实现每个用户所需的最小数据率。利用这个界，我们提出了一个自适应的用户配对算法，以最大限度地提高网络的吞吐量。然后，我们推导出的功率分配因子的界限，并提出功率分配算法的配对用户，以达到最大的和速率或确保公平性。通过大量的模拟，我们表明，所提出的算法显着优于国家的最先进的算法。
2021-06-15 cs.IT eess.SP math.IT
Transforming Fading Channel from Fast to Slow: IRS-Assisted High-Mobility Communication
在本文中，我们研究了一种新的智能折射表面（IRS）辅助高移动性通信与部署在高速移动的车辆IRS，以协助其乘客的通信与静态基站（BS）在路边。车辆的高多普勒频率导致BS与乘客/用户之间的快速衰落信道，这使得与仅具有低移动性用户的常规情况相比，具有大量折射元件的IRS的信道估计成为更具挑战性的任务。为了减轻多普勒效应，并获得完整的IRS无源波束形成增益与低的训练开销，我们提出了一种新的和有效的传输协议来执行信道估计和IRS折射设计的数据传输。具体地说，通过利用准静态信道之间的IRS和用户都以相同的高速移动，我们首先估计级联的BS IRS用户信道的多普勒效应补偿。然后，我们估计的瞬时BS用户快衰落信道（没有IRS折射），并相应地调整IRS折射随着时间的推移对齐级联的信道与BS用户的直接信道，从而最大限度地提高IRS的被动波束形成增益，以及将它们的组合信道从快到慢衰落。仿真结果表明，所提出的信道估计方案和被动波束形成设计的有效性相比，各种基准计划。
2021-03-09 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Rate-Splitting Multiple Access for Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
速率分裂多址接入（RSMA）和可重构智能表面（RIS）都被认为是6G的有前途的技术。结合这两种技术以提高频谱和能量效率的好处最近已经在仅通信的网络中被利用。受RIS授权RSMA的最新进展的启发，在这项工作中，我们研究了RIS授权RSMA用于同时无线信息和功率传输（SWIPT）的使用，其中一个发送器同时向多个信息接收器（IR）发送信息并向多个能量接收器（ER）传输能量。具体来说，我们联合优化发射波束形成器和RIS反射系数，以最大化的加权和率（WSR）的IR下收获的能量约束的ER和发射功率约束。然后提出了一种基于交替优化和逐次凸逼近（SCA）的优化框架来解决这个问题。数值结果表明，通过结合RSMA和RIS的优点，所提出的RIS授权RSMA实现了IR的WSR和在ER处收集的能量之间的更好的折衷。因此，我们得出结论，RIS授权RSMA是一个很有前途的战略SWIPT。
2023-01-13 eess.SP
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
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
Smart and Reconfigurable Wireless Communications: From IRS Modeling to Algorithm Design
智能反射面（IRSs）由于其以具有成本效益的方式智能地定制和重新配置无线电传播环境的巨大潜力而被引入到无线通信系统中。尽管IRSs具有许多优点，但学术界对IRSs的研究仍处于起步阶段。特别是，IRS辅助的无线通信系统的设计和分析，关键取决于一个准确和易于处理的IRS建模。在这篇文章中，我们首先介绍和比较三种IRS模型，即传统的独立扩散散射模型，基于物理的模型，基于阻抗网络的模型，在其准确性，易处理性和硬件复杂性。此外，一个新的框架的基础上划分的IRS到瓦片和采用码本的传输模式，以实现可扩展的IRS优化。然后，我们研究了三个IRS模型对系统设计的影响，确定了IRS辅助无线系统的有效设计的几个关键技术挑战，并提出了相应的解决方案。此外，为了说明所考虑的模型的属性和所提出的解决方案的概念，IRS辅助的安全无线系统和同步无线信息和电力传输（SWIPT）系统的效率进行了更详细的研究。最后，几个有前途的未来研究方向的IRS辅助无线系统的突出。
2021-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Anchor-Assisted Intelligent Reflecting Surface Channel Estimation for Multiuser Communications
由于智能反射面（IRS）的无源特性，信道估计是IRS辅助无线网络中的一个基本挑战。特别地，随着IRS反射元件的数量和/或IRS服务用户的数量的增加，信道训练开销变得过高。为了解决这一问题，本文提出了一种新的锚辅助两阶段信道估计方案，其中两个锚节点，即A1和A2，部署在IRS附近，以帮助基站（BS）获取级联的BS-IRS-用户信道。具体地，在第一阶段中，部分信道状态信息（CSI），即，通过分别估计BS-IRS-A1/A2信道和A1-IRS-A2信道来获得BS-IRS链路的逐单元信道增益平方。然后，在第二阶段中，通过利用对所有用户共同的BS-IRS信道的这种部分知识，有效地估计各个级联的BS-IRS用户信道。仿真结果表明，所提出的锚辅助信道估计方案是能够实现可比的均方误差（MSE）的性能相比，传统的计划，但与显着减少的信道训练时间。
2020-08-03 cs.IT eess.SP math.IT
Cascaded Channel Estimation for IRS-assisted Mmwave Multi-antenna with Quantized Beamforming
在这封信中，我们优化的级联信道的信道估计器在智能反射面（IRS）辅助毫米波（mmWave）多天线系统。在该系统中，接收端采用了量化波束形成的混合结构。与传统的多输入多输出（MIMO）系统不同，由于IRS通常是一个无源阵列，信号处理能力有限，因此信道估计的设计具有挑战性。我们推导出优化的信道估计器在一个封闭的形式重新制定的级联信道估计在这个系统中的问题，利用典型的均方误差（MSE）标准。考虑到毫米波信道中可能存在的信道稀疏性，我们通过利用信道稀疏性进一步提高性能和降低计算复杂性来推广所提出的方法。仿真结果表明，所提出的估计器显着优于现有的。
2020-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmit and Reflective Beamforming for Multi-Active-IRS-Assisted Cooperative Sensing
针对多主动IRS协作感知中目标位于非视距区域的问题，联合优化基站发射与IRS反射波束赋形以最小化最大CRB，提出基于交替优化、连续凸逼近和半定松弛的高效算法，数值验证其优于被动IRS方案。
2024-04-21 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
Robust Trajectory and Communication Design in IRS-Assisted UAV Communication under Malicious Jamming
在本文中，我们研究了一个无人机（UAV）的通信系统，其中地面节点（GN）与无人机通信的智能反射面（IRS）的辅助下，在干扰存在的不完善的位置信息。通过对无人机航迹、IRS无源波束形成和GN功率分配的联合鲁棒设计，提高了可达平均速率。然而，制定的优化问题是具有挑战性的解决，由于其非凸性和耦合变量。为了克服这个困难，我们提出了一个交替优化（AO）的算法来解决它的次优利用半定松弛（SDR），连续凸逼近（SCA），和S-过程的方法。仿真结果表明，通过在GN附近部署IRS，与基准算法相比，该算法能够显著提高上行链路可达平均速率，而在干扰源附近部署IRS仅在干扰源位置完全已知时有效。
2022-01-24 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
On the Performance of IRS-Assisted SSK and RPM over Rician Fading Channels
本文针对IRS辅助无线网络提出SSK与RPM索引调制方案，推导莱斯衰落信道下的成对错误概率、平均误码率及遍历容量，解析结果与仿真完全吻合。
2024-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Atomic Norm Minimization-based DoA Estimation for IRS-assisted Sensing Systems
针对半被动IRS辅助感知系统的多目标DoA估计问题，提出利用ANM挖掘IRS反射与感知单元矩阵中信息的方法，推导了克拉美罗界，数值验证其精度与分辨率优于基准方法。
2024-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Throughput Maximization for IRS-Assisted Wireless Powered Hybrid NOMA and TDMA
智能反射表面（IRS）的高反射波束形成增益使其不仅对无线信息传输而且对无线功率传输具有吸引力。在这封信中，我们考虑了一个IRS辅助的无线供电通信网络，其中基站（BS）发送能量到多个用户分组成多个簇在下行链路中，和集群的用户发送信息的BS在混合非正交多址和时分多址的方式在上行链路中。研究了优化IRS的反射波束形成以及BS的功率传输和不同用户簇的信息传输之间的时间分配以最大化网络的吞吐量，并提出了一种基于块坐标上升、半定松弛和顺序秩一约束松弛技术的有效算法来解决由此产生的问题。仿真结果验证了该算法的有效性，并显示了用户分簇设置对网络吞吐量性能的影响。
2021-04-27 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for Intelligent Reflecting Surface Assisted Multiuser Communications: Framework, Algorithms, and Analysis
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，应当估计$KMN+KM$信道系数，其中$K$、$N$和$M$分别表示基站（BS）处的用户、IRS反射元件和天线的数量。为了在短时间内准确估计大量的信道系数，本文提出了一种新的基于导频的三阶段信道估计框架，用于IRS辅助的上行链路多用户通信。在此框架下，我们分析证明，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完美地恢复所有的$KMN+KM$信道系数的情况下，在BS处没有接收机噪声。在没有IRS的传统上行链路通信的信道估计的最小信道估计时间是独立的接收天线在BS的数量相比，我们的研究结果揭示了大规模MIMO（多输入多输出）在减少信道估计时间IRS辅助通信的关键作用。此外，对于接收机噪声的情况下，用户导频序列，IRS反射系数，和BS线性最小均方误差（LMMSE）信道估计器的特征在于在封闭形式，和相应的估计均方误差（MSE）进行量化。
2020-06-24 cs.IT eess.SP math.IT
Designing Wireless Powered Networks assisted by Intelligent Reflecting Surfaces with Mechanical Tilt
在本文中，我们提出了一个公平意识的速率最大化方案的无线供电通信网络（WPCN）的智能反射表面（IRS）的协助下。该方案结合了基于时分多址（TDMA）和（机械）角位移的IRS的用户调度。每个能量收集用户（EHU）具有用于能量收集和信息传输的具有优化持续时间的专用时隙，而IRS的相位矩阵被调整以将其波束聚焦到特定EHU。该方案利用IRS信道路径损耗对IRS和节点视线之间的角度的基本依赖性，这在文献中经常被忽视。此外，网络设计可以针对大量IRS单位单元进行优化，这不是计算密集型最先进方案的情况。事实上，只有当IRS单元小区的数量至少为几千时，EHU才能在距基站（BS）几十米的实际距离处实现显著的速率。
2021-08-25 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Beamforming Design and Time Allocation for IRS-assisted Wireless Powered Communication Networks
针对功率受限的物联网（IoT）智能设备，提出了一种新型的智能反射面（IRS）辅助无线供电通信网络（WPCN）架构，利用IRS提高WPCN在信道状态信息（CSI）不完善情况下的性能。在非理想CSI和非线性能量收集模型下，通过联合优化时间分配、HAP能量波束形成、接收波束形成、用户发射功率分配、IRS能量反射系数和信息反射系数，提出了一个混合接入点（HAP）发射能量最小化问题.由于优化变量之间的高度耦合，该问题是一个难以直接求解的非凸优化问题。为了解决上述具有挑战性的问题，交替优化（AO）技术被应用到解耦的优化变量来解决问题。具体而言，通过AO将时间分配、HAP能量波束形成、接收波束形成、用户发射功率分配、IRS能量反射系数和信息反射系数分解为三个子问题交替求解。在求解IRS的能量反射系数和信息反射系数时，采用凸差分（DC）规划来解决秩为一的非凸约束。数值仿真结果验证了该优化算法在降低HAP发射能量方面的优越性。
2021-12-06 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Analysis of Uplink IRS-Assisted NOMA under Elements Splitting
在本文中，我们研究了中断性能的智能反射表面（IRS）辅助非正交多址接入（NOMA）的上行链路，其中一组的表面反射元件被配置为提高信号的一个用户设备（UE），而其余的元素被用来提高其他UE。通过将接收功率近似为Gamma随机变量，得到了NOMA干扰消除条件下的中断概率表达式。我们评估了不同的分裂的元素和不同的路径损耗差异之间的两个UE的中断。分析表明，对于小的路径损耗差异，应该选择拆分，使得大多数IRS元件被配置为增强较强的UE，而对于大的路径损耗差异，增强较弱的UE更有益。最后，我们研究了在最小化两个UE之间的最大中断的标准下的元素的分裂的鲁棒选择。
2021-03-02 cs.IT eess.SP math.IT
Semi-Blind Joint Channel and Symbol Estimation for IRS-Assisted MIMO Systems
智能反射面（IRS）是第六代无线系统的一项很有前途的技术，实现了智能无线电环境的概念。在本文中，我们提出了一种新的基于张量的接收机的IRS辅助的多输入多输出通信能够联合估计的信道和传输的数据流在半盲的方式。假设完全无源IRS架构并在发射机处引入简单的空时编码方案，可以有利地使用PARATUCK张量模型来构建接收信号模型，PARATUCK张量模型可以被视为并行因子分析和Tucker模型的混合。利用PARATUCK张量模型的代数结构，推导出一种半盲接收机。所提出的接收器是基于三线性交替最小二乘法，迭代估计两个涉及的- IRS-基站和用户终端-IRS-通信信道和发送的符号矩阵。我们讨论的可识别性条件，确保联合半盲恢复所涉及的信道和符号矩阵，并提出了一个联合设计的编码和IRS反射矩阵，以优化接收机的性能。对于所提出的半盲接收机，还提供了预期的Cramér-Rao下界的推导。所提出的接收机设计的数值性能评估证实了其优越的性能方面的归一化均方误差的估计信道和实现的符号出错率。
2022-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Hierarchical DRL Enabled Resource Allocation for Secure Transmission in Multi-IRS-Assisted Sensing-Enhanced Spectrum Sharing Networks
本文研究多IRS辅助感知增强频谱共享网络的安全传输问题，提出基于D3QN和SAC的分层深度强化学习资源分配方案，联合优化IRS配对、子信道、波束成形、反射系数和感知时间，以最大化次级网络安全速率并提升频谱利用率。
2023-12-02 cs.IT eess.SP math.IT
Trajectory and Transmit Power Optimization for IRS-Assisted UAV Communication under Malicious Jamming
在这封信中，我们调查的无人机（UAV）通信系统，智能反射面（IRS）部署，以协助从地面节点（GN）的干扰机的存在下，无人机的传输。我们的目标是通过联合优化GN的发射功率，IRS的无源波束形成和无人机的轨迹，最大限度地提高无人机通信的平均速率。然而，由于目标函数的非凸性和优化变量的耦合性，使得该问题难以求解。因此，为了解决这个问题，我们提出了一个交替优化（AO）的算法，利用逐次凸逼近（SCA）和半定松弛（SDR）技术。仿真结果表明，与基准算法相比，该算法能显著提高平均速率。此外，它还表明，当干扰功率大，IRS元素的数量相对较少，部署IRS附近的干扰机优于部署在GN附近，反之亦然。
2022-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
AI-empowered Channel Estimation for Block-based Active IRS-enhanced Hybrid-field IoT Network
针对有源IRS增强的混合场IoT上行通信的信道估计难题，提出IRS子块划分策略简化信道模型，并设计基于CAE和多头注意力的轻量级CAEformer算法，在估计精度上显著优于传统方案。
2025-05-20 eess.SP
IRS-Assisted IoT Activity Detection Under Asynchronous Transmission and Heterogeneous Powers: Detectors and Performance Analysis
本文研究了分布式IoT网络中异步传输与异构功率下的活动检测问题，利用IRS增强可靠性，提出四种检测器并推导了检测与虚警概率的闭式表达式，为6G系统提供了兼顾理论最优与实用性的可扩展方案。
2025-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Transmission for THz-Empowered RIS-Assisted Non-Terrestrial Networks
在未来的无线通信中，非地面网络（NTN）被认为是提供高性价比和高容量的无处不在的连接的关键组成部分。在本文中，我们研究了太赫兹（THz）授权的可重构智能表面（RIS）辅助NTN（T-RANTN）的安全传输，该NTN由一个低地球轨道卫星发射机，一个安装在RIS上的高空平台（HAP）和两个无人机（UAV）接收机组成，其中只有一个是可信的。在同时考虑大气湍流和太赫兹辐射特性引起的指向误差以及RIS有限精度和不理想信道估计引起的相位误差的情况下，推导了一种近似的各态历经保密率（ESR）表达式。此外，根据不可信接收机的统计和理想信道状态信息，采用半定松弛法对RIS的相移进行优化，分别使保密率和瞬时保密率的下界最大化。仿真结果表明，所提出的ESR近似表达式和优化算法都是可行的，并且即使在可信接收机的抖动标准方差大于非可信接收机的抖动标准方差时，仍能保证正的SR。
2022-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface Assisted Massive MIMO Communications
在实际的大规模MIMO（multiple-input multiple-output）系统中，基站（BS）的天线数量受到空间和成本因素的限制，这限制了理论分析所承诺的吞吐量增益。因此，本文研究了在大规模MIMO系统中采用智能反射面（IRS）进一步提高上行通信波束形成增益的可行性。在这样一个新的系统，中心问题在于IRS是否能够提高网络吞吐量的预期，如果考虑到信道估计开销。在本文中，我们首先表明，没有IRS的传统大规模MIMO系统的良好传播特性，即，任意两个用户的信道是正交的，对于IRS辅助的大规模MIMO系统不再适用，这是由于其特殊的信道特性，即每个IRS单元将来自所有用户的信号通过相同的信道反射到BS。结果，最大比合并（MRC）接收波束形成策略导致较强的用户间干扰，从而导致比不具有IRS的大规模MIMO系统的用户速率更低的用户速率。为了解决这一挑战，我们提出了一种新的策略，迫零（ZF）波束成形设计在BS和反射系数设计在IRS有效地零用户间干扰。根据我们提出的策略，它严格表明，即使考虑信道估计开销，IRS辅助的大规模MIMO系统总是可以实现更高的吞吐量相比，其对应的没有IRS，尽管事实上，有利的传播属性不再持有。
2020-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
