Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces Assisted Wireless Communication: Asymptotic Analysis under Imperfect CSI
本文研究了不完美CSI下分布式RISs辅助MISO系统的净和速率性能，推导了SINR与遍历净和速率的确定性等价物，并提出基于DE-S-CSI的低复杂度设计，在低开销与低功耗下实现高净和速率。
2023-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Analysis for Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided NOMA Networks
通过激活阻塞用户和改变连续干扰消除（SIC）序列，可重构智能表面（RISs）成为增强非正交多址（NOMA）系统的希望。本文通过随机几何分析研究了RIS辅助NOMA网络的下行链路性能。首先介绍了RIS反射信道的独特路径损耗模型。然后，我们评估的角度分布的基础上的泊松聚类过程（PCP）的框架，从理论上证明，入射角和反射角均匀分布。最后，我们推导出封闭形式的表达式为成对的NOMA用户的覆盖概率。我们的结果表明：1）RIS辅助的NOMA网络比传统的NOMA网络性能更好; 2）由于RIS能够改变NOMA用户的信道增益，因此NOMA系统中的SIC顺序可以改变。
2020-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Sensing for Scene Depth Estimation
当前的场景深度估计方法主要依赖于光学感测，其带有隐私问题并且遭受对于遥远的、有光泽的和透明的表面/对象的估计模糊性。可重构智能表面（RISs）提供了一种使用低成本和高能效架构来采用大量天线的途径。这具有实现具有高空间分辨率的RIS辅助无线传感的潜力。在本文中，我们建议采用RIS辅助无线传感系统的场景深度估计。我们开发了一个全面的框架，用于使用RIS辅助毫米波传感系统构建准确的深度图。在这个框架中，我们提出了一个新的RIS交互码本能够创建一个感测网格的反射光束，满足高效的场景深度图建设的理想特性。使用所设计的码本，对接收到的信号进行处理以构建高分辨率深度图。仿真结果将所提出的解决方案与基于RGB的方法进行了比较，并突出了在场景深度感知中采用RIS辅助毫米波传感的前景。
2022-11-15 cs.IT eess.SP math.IT
Resource allocation for reconfigurable intelligent surface aided broadcast channels
考虑了一个由可重构智能表面辅助的两用户下行链路网络。提出了加权和信干噪比最大化模型和和速率最大化模型，其中预编码向量和RIS矩阵是联合优化的。由于优化问题的非凸性和困难性，提出了新的近似模型。相应的目标函数的上界推导和最大化。提出了两种基于乘子交替方向法的新算法。证明了只要迭代点收敛，所提算法收敛于逼近模型的KKT点。仿真结果表明，所提出的模型相比，最先进的算法具有良好的性能。
2022-02-14 cs.IT eess.SP math.IT
Vertical Beamforming in Reconfigurable Intelligent Surface-aided Cognitive Radio Networks
在这封信中，我们研究联合应用可重构智能表面（RIS）和垂直波束形成的认知无线电网络（CRN）。在对网络进行适当建模之后，形成优化问题以联合设计次级基站（BS）处的波束成形向量和倾斜角以及RIS处的相移，目标是最大化次级网络的频谱效率。该优化问题是非凸的，因此我们提出了一种有效的求解方法，数值结果表明，增加RIS和优化辐射方向，可以显著提高CRN的性能。
2021-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Low-Complexity Beamforming Design for IRS-Aided NOMA Communication System with Imperfect CSI
智能反射面（IRS）技术是未来通信系统中的一种高吞吐量技术，可以与非正交多址（NOMA）等多种通信技术相兼容。本文研究了非理想信道状态信息（CSI）条件下IRS辅助NOMA通信的下行传输问题。因此，提出了一种鲁棒的IRS辅助NOMA设计，通过解决和速率最大化问题，共同找到最佳的波束形成向量的接入点和IRS的无源反射矩阵，使用惩罚对偶分解（PDD）计划。这个问题可以通过迭代算法来解决，在每一步中的封闭形式的解决方案，它被证明具有非常接近的性能，其上限从完美的CSI的情况下获得。我们还提出了一种基于网格的方法，用于IRS的最佳离散相移选择，其性能优于传统的量化方法。我们的研究结果表明，所提出的算法，连续和离散IRS，具有非常低的计算复杂性相比，在文献中的其他计划。此外，我们进行了性能比较，从可实现的和速率的立场之间的IRS辅助NOMA和IRS辅助的正交多址接入（OMA），这表明NOMA相比OMA的优越性，在容忍的信道不确定性的情况下。
2022-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
On the Channel Correlation in Reconfigurable Intelligent Surface-Aided System
本研究针对RIS辅助通信系统中多接收机共享链路导致级联信道相关衰落影响性能的问题，推导了级联信道相关性的闭式近似与无穷元件下的收敛结果，仿真验证了分析准确性，为该类信道相关特性研究提供参考。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization Techniques in Reconfigurable Intelligent Surface Aided Networks
为了提高系统的性能，研究了可重构智能表面（RIS）辅助网络。然而，引入的单位模相移和耦合特性，在RIS辅助网络的优化带来了巨大的挑战。已经做出了许多努力来联合优化相移矢量和其他参数。本文综述了近年来在RIS辅助网络优化方面的最新研究成果。根据优化类型、相移形式和解耦方法对现有文献进行了分类。在交替优化框架下，详细介绍了如何灵活地利用上述技术.众所周知，大多数作品不能保证一个稳定点。为了克服这个问题，我们提出了一个统一的框架的优化问题的RIS辅助网络连续相移找到一个稳定点。最后，主要挑战概述领域的研究人员和设计人员探索更有效的优化框架提供指导方针，然后开放的问题进行了讨论。
2021-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Worst-case Design for RIS-aided Over-the-air Computation with Imperfect CSI
空中计算（AirComp）在物联网（IoT）应用中通过传感器的并发传输在接收器处实现快速无线数据聚合。为了进一步提高AirComp在不利的传播信道条件下的性能，我们考虑了可重构智能表面（RIS）辅助AirComp系统中的计算失真最小化问题。特别是，我们考虑了信道状态信息（CSI）的加性有界不确定性和总功率约束，并通过最小化均方误差（MSE）从最坏情况鲁棒性的角度联合优化收发器（Tx-Rx）和RIS相位设计计算。为了解决这个棘手的非凸问题，我们开发了一个有效的交替算法，其中两个解决方案的强大的子问题和联合设计的Tx-Rx和RIS得到封闭的形式。仿真结果验证了该方法的有效性。
2022-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Rate Maximizations for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Networks: A Unified Framework via Block Minorization-Maximization
可重构智能表面（RIS）由于其在5G及以后无线网络中的应用前景，近年来引起了人们的研究兴趣。在RIS的帮助下，无线传播环境不再是静态的，可以定制以支持不同的服务需求。在本文中，我们将探讨速率最大化的问题，在RI辅助无线网络中，考虑波束成形和反射设计联合。三个代表性的设计问题，从不同的系统设置的基础上提出了统一的算法框架，通过块最小化最大化（BMM）方法。在处理其他一些相关问题的建议框架的扩展和推广。所提出的算法的优点是通过数值模拟与国家的最先进的方法进行比较。
2021-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Radar Target Detection aided by Reconfigurable Intelligent Surfaces
在这项工作中，我们考虑的目标检测问题，在传感架构中，雷达是由一个可重构智能表面（RIS）的帮助下，可以建模为一个阵列的子波长小反射元件能够施加一个可调的相移的冲击波，并最终提供一个额外的目标回波的雷达。理论分析进行了密切和广泛的间隔（相对于目标）雷达和RIS和不同的波束配置，并提供了一些例子来表明，大的增益可以实现所考虑的检测架构。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Design for RIS-Aided Communications with Both Transceiver Hardware Impairments and Imperfect CSI
可重构智能表面（RIS）或智能反射表面（IRS）最近被认为是未来第六代（6G）通信中最有前途的技术之一。在本文中，我们考虑了在基站（BS）的发射波束形成和RIS的相移的联合优化的RIS辅助无线通信系统的硬件损伤和不完善的信道状态信息（CSI）。具体来说，我们假设BS用户信道和BS-RIS用户信道都是由于信道估计误差而不完美的，并且我们考虑统计CSI误差模型下的信道估计误差。然后，BS的发射功率被最小化，受到中断概率约束和反射元件上的单位模量约束。通过使用Bernstein型不等式和半定松弛（SDR）重新制定的约束条件，我们将优化问题转化为一个半定规划（SDP）问题。数值结果表明，所提出的鲁棒性设计算法可以在硬件损伤和CSI不完美的情况下保证用户的通信质量。
2021-12-12 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Active RIS-aided Systems in the Face of Imperfect CSI and Phase Shift Noise
针对有源可重构智能表面（RIS）辅助无线系统，提出了线性最小均方误差（LMMSE）估计器。基于矩匹配方法，采用Gamma分布来近似瞬时接收信干噪比（SINR）的分布，并在实际信道估计误差、RIS放大器热噪声和RIS相移噪声的影响下，推导了系统中断概率和各态历经信道容量的闭合表达式。我们的理论分析和仿真结果表明，RIS放大器的引入相当于增加发射功率，也呈现出性能下降所造成的信道估计误差和RIS相位噪声。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
On the Ergodic Secrecy Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Systems Under Mixture Gamma Fading
本文提出了一种量化评估的物理层安全能力的可重构智能表面（RIS）辅助无线系统下窃听。具体来说，我们推导出一个封闭形式的表达式遍历保密容量（ESC），是适应不同类型的衰落和RIS大小。假设发射机（TX）和RIS，RIS和合法接收机以及TX和窃听者之间的信道遵循独立的混合伽马（MG）分布。请注意，MG能够建模各种各样的众所周知的分布，包括高斯分布，瑞利分布，Nakagami-m分布，莱斯分布等。结果表明，随着RIS规模的增加，虽然合法链路的分集阶数增加，ESC增益下降。
2023-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided MISO Systems with Statistical CSI: Channel Estimation, Analysis and Optimization
研究了具有不完全信道状态信息（CSI）的可重构反射面（RIS）辅助多输入单输出（MISO）系统，其中RIS相关信道采用Rician衰落模型。考虑到实际系统的开销和复杂度，在基站采用低复杂度的最大比合并（MRC）波束形成，并根据长期统计CSI配置RIS的相移。具体来说，我们首先估计的线性最小均方误差（LMMSE）估计器的基础上的整体信道矩阵，并评估MSE和归一化MSE（NMSE）的性能。然后，与估计的信道，我们推导出的遍历速率的封闭形式的表达式。推导的表达式表明，与Rician RIS相关的信道，速率可以保持在一个非零值时，发射功率按比例降低到$1/M$或$1/N^2$，其中$M$和$N$是天线和反射元件的数量，分别。然而，如果所有的RI相关信道都是完全瑞利的，则每个用户的发射功率只能按比例缩小到$1/\sqrt{M}$或$1/N$。最后，数值结果验证了有前途的好处，从RIS到传统的MISO系统。
2021-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Aerial Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
在本文中，我们提出并研究了一个空中可重构智能表面（aerial-RIS）辅助无线通信系统。具体而言，考虑到实际的复合衰落信道，我们的特点是空到地（A2 G）的Namkagami-m小尺度衰落和逆伽马大尺度阴影的链接。为了研究所提出的系统的延迟限制性能，我们推导出一个紧密的近似封闭形式的表达式的端到端中断概率（OP）。接下来，考虑到移动环境中，性能分析是棘手的，我们依靠机器学习为基础的性能预测来评估的移动空中RIS辅助系统的性能。具体来说，考虑到空中RIS的三维（3D）空间运动，我们建立了一个深度神经网络（DNN）来准确预测OP。（i）衰落和遮蔽条件对OP具有强烈影响，（ii）随着反射元件的数量增加，空中RIS实现更高的能量效率（EE），以及（iii）空中RIS辅助系统优于传统中继系统。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Safeguarding NOMA Networks via Reconfigurable Dual-Functional Surface under Imperfect CSI
研究了在非正交多址接入（NOMA）网络中使用可重构双功能面来保证全空间安全传输的问题。在存在窃听者的情况下，通过同时发射和反射的可重构智能表面（STAR-RIS）来保障从基站到合法用户的下行链路通信，研究了三种实用的操作协议，即能量分裂（ES）、模式选择（MS）和时间分裂（TS）.在信道信道状态信息不完全的情况下，研究了功率分配、有源和无源波束形成的联合优化问题，以最大化保密能量效率（SEE）。对于专家系统，通过S-过程和广义符号确定性近似半无限约束，问题由交替优化框架求解。此外，通过求解一个混合整数非凸问题，将该算法推广到MS协议。而对于TS，提出了一种两层迭代方法。仿真结果表明：1）所提出的STAR-RIS辅助NOMA网络能够提供比常规RIS对应物高高达33.6\%的SEE; 2）TS和ES协议通常分别优选用于低功率域和高功率域; 3）CSI估计的准确性和比特分辨率功耗对于获得STAR-RIS提供的SEE益处至关重要。
2022-05-29 cs.IT eess.SP math.IT
On the Ergodic Capacity of Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Aided MIMO Channels
可重构智能表面（RISs）已成为一种很有前途的技术，以提高系统的频谱效率。本文研究了在发射机-接收机、发射机-接收机和发射机-接收机信道中含有确定性视距路径的假设下，基于RIS的多输入多输出信道的各态历经信道容量（ECC）。新的表达式推导出的ECC的上限和下限的特征。为了揭示更多的系统见解，渐近分析的系统ECC在大的信噪比（SNR）和反射元件（RE）的数量的限制。理论分析表明，RIS的部署可以通过影响其高信噪比功率偏移来塑造ECC曲线，并且可以通过增加RE的数量来改善ECC。
2022-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
HyperRNN: Deep Learning-Aided Downlink CSI Acquisition via Partial Channel Reciprocity for FDD Massive MIMO
为了充分发挥大规模多输入多输出（MIMO）在下行链路中的优势，需要在基站（BS）处获取信道状态信息（CSI）来优化波束形成矩阵。在频分双工（FDD）系统中，全信道互易性不成立，并且CSI获取通常需要下行链路导频传输，随后是上行链路反馈。先前的工作提出了经由深度学习的导频传输、反馈和CSI估计的端到端设计。在这项工作中，我们引入了一个增强的端到端的设计，利用部分上行链路-下行链路的互易性和时间相关的衰落过程，通过联合利用下行链路和上行链路的导频。所提出的方法基于一种新型的深度学习架构- HyperRNN -它结合了超网络和递归神经网络（RNN），以优化从上行链路到下行链路的长期信道特征的传输。仿真结果表明，HyperRNN实现了较低的归一化均方误差（NMSE）性能，并降低了对导频长度的要求。
2021-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
AdapCsiNet: Environment-Adaptive CSI Feedback via Scene Graph-Aided Deep Learning
针对基于深度学习的CSI反馈方法泛化能力有限且在线训练开销大的问题，提出无需在线训练的AdapCsiNet框架，通过集成场景图形式的环境信息实现动态适应，提升重建精度达46.4%且无额外运行时开销。
2025-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Rate Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Massive MIMO Systems with ZF Detectors
这封信研究了可重构智能表面（RIS）辅助大规模多输入多输出（MIMO）系统的两个时标设计。首先，迫零（ZF）检测器应用在基站（BS）基于瞬时聚合CSI，这是直接信道和级联的用户-RIS-BS信道的叠加。然后，通过利用信道的统计特性，我们推导出封闭形式的遍历可达速率表达式。利用梯度上升法，设计了仅依赖于长期统计CSI的RIS无源波束形成。我们证明了遍历速率可以获得$\mathcal{O}\left(\log_{2}\left(MN\right)\right)$数量级的增益，其中$M$和$N$分别表示BS天线和RIS单元的数量。我们还证明了显着的优越性所考虑的RIS辅助系统与ZF检测器的RIS免费系统和RIS辅助系统与最大比合并（MRC）。
2021-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-User Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Communications Under Discrete Phase Shifts
本文主要研究智能反射面辅助系统中的正交和非正交多址接入技术。与大多数先前的作品假设连续相移，我们采用的实际设置，只有有限数量的离散相移。为了最大化和速率，需要联合优化主动波束形成和离散反射。因此，我们提出了一种替代的优化方法，以获得最佳的连续相移迭代，然后将每个相移到其最近的离散值。理论分析和数值计算了不同相位控制比特数下不同方案的和速率最大化。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Near-field Communications for 6G: Opportunities and Challenges
本文研究RIS辅助6G近场通信，分析两类RIS的信道模型、功率缩放律与有效自由度，并提出两阶段分层波束训练及低复杂度逐元素波束赋形方案。
2024-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Communication: Capacity and Performance Analysis Over Rician Fading Channel
在这项工作中，我们考虑一个单输入单输出（SISO）系统的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波通信。我们考虑用户节点到RIS和RIS到接入点（AP）的Rician信道模型。我们得到封闭形式的表达能力与信道状态信息（CSI）和没有CSI在发射机。新导出的容量表达式是非常紧凑形式的封闭形式表达式。我们还简化了平均符号错误概率的封闭形式的表达式。我们还描述了关键参数Rician因子K和IRS上的元素数对发送端有CSI和没有CSI的遍历容量的影响。
2021-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Layer Security Enhancement With Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Networks
可重构智能表面（RIS）辅助无线通信最近引起了极大的关注。我们研究了存在多天线窃听者的随机定位用户的下行链路RIS辅助传输框架的物理层安全性。为了展示RIS辅助网络的优势，我们考虑两种实际情况：使用RIS和不使用RIS的通信。在这两种情况下，我们应用随机几何理论推导出精确的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的接收信号与干扰加噪声比。此外，所获得的PDF和CDF被用来评估重要的安全性能的无线通信，包括保密中断概率，非零保密容量的概率，和平均保密率。随后进行蒙特卡罗模拟，以验证我们的分析结果的准确性。与传统的MIMO系统相比，该系统在物理层安全性方面具有更好的性能。特别地，通过增加装备在RIS中的反射元件的数量，安全性能显著提高。然而，当NLoS的路径损耗较小时，采用配备有少量反射元件的RIS不能改善系统性能。
2021-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
Binary Neural Network Aided CSI Feedback in Massive MIMO System
Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist)（北京信息科学与技术国家研究中心（BNRist））；Tsinghua University（清华大学）
在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，信道状态信息（CSI）是基站获得高性能增益所必需的。近年来，深度学习被广泛应用于CSI压缩中，以对抗频分复用系统中大规模MIMO带来的不断增长的反馈开销。然而，应用神经网络会带来额外的存储和计算成本，这对于资源有限的用户设备（UE）来说尤其不可忽略。本文介绍了一种新的二值化辅助反馈网络BCsiNet。此外，BCsiNet变体旨在提高定制训练和推理方案下的性能。实验表明，与CsiNet相比，BCsiNet在UE端为编码器提供了超过30个$\times$的内存节省和大约2个$\times$的推理加速。此外，BCsiNet的反馈性能与原始CsiNet相当。关键结果可在https://github.com/Kylin9511/BCsiNet上复制。
2020-11-05 cs.AI cs.IT eess.SP
Relay Aided Intelligent Reconfigurable Surfaces: Achieving the Potential Without So Many Antennas
本文提出了一种新的中继辅助智能可重构表面（IRS）架构，为未来的无线通信系统。所提出的架构，它包括两个并排的智能表面连接通过全双工继电器，有潜力实现有前途的收益的智能表面，同时需要更少的反射元件。因此，所提出的IRS架构需要显著更少的信道估计和波束训练开销，并且与经典IRS方法相比提供更高的鲁棒性。此外，由于在两个表面上划分IRS反射过程，这些表面的位置和取向可以被优化以扩展无线通信覆盖并增强系统性能。在本文中，可实现的速率和所需的元件数量，使用建议的继电器辅助IRS架构的第一个解析的特点，然后使用数值模拟进行评估。结果表明，所提出的架构可以实现数据率的目标，与典型的IRS解决方案相比，更少的元素，这突出了这些智能表面的实际部署的一个有前途的路径。
2020-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
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
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
RISnet: A Scalable Approach for Reconfigurable Intelligent Surface Optimization with Partial CSI
针对多用户MISO系统中RIS单元规模大且完整CSI难以获取的问题，提出混合WMMSE与RISnet的无监督学习框架，仅用16个单元的部分CSI即可高效优化1296个单元并显著提升和速率。
2023-08-18 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Space Shift Keying With Imperfect CSI
研究不完美CSI下RIS辅助SSK系统的平均误比特率，推导智能与盲反射模式的闭式及渐近表达式，并用高斯-切比雪夫求积和蒙特卡洛仿真验证，揭示离散相移影响。
2023-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
CSIT-Free Model Aggregation for Federated Edge Learning via Reconfigurable Intelligent Surface
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；the University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
针对FEEL系统中CSIT不可用的空中模型聚合问题，提出利用RIS对齐级联信道并联合优化RIS与接收机，以凸差分算法求解非凸问题，达到接近基于CSIT方案的精度。
2021-07-25 cs.IT cs.LG cs.NI
Securing Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Cell-Free Networks
在本文中，我们研究的物理层安全性的可重构智能表面（RIS）辅助无细胞网络。通过联合优化基站处的主动波束形成（BF）和RISs处的被动波束形成，形成了最大加权和保密率问题。为了处理这个非平凡的问题，我们采用交替优化解耦原问题成两个子问题，这是解决使用半定松弛和连续凸逼近理论。为了降低获得整体信道状态信息（CSI）的复杂度，我们将所提出的框架扩展到只需要RIS的CSI的一部分的情况。这是通过故意丢弃对用户的保密率有小贡献的RIS来实现的。在此基础上，我们建立了一个混合整数非线性规划问题，并利用线性二次曲线松弛法求解。仿真结果表明，所提出的方案可以获得比现有方案更高的保密率。
2022-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Model-Free Optimization for Reconfigurable Intelligent Surface with Statistical CSI
研究了一种单用户多输入单输出下行无线通信系统，在该系统中部署了多个可重构智能表面（RISs）来改善传播条件。我们的目标是利用统计信道状态信息（CSI）优化所有RI的相移矩阵。特别地，提出了两种无模型算法，它们适用于任何信道统计假设。数值结果表明，所提出的算法明显优于随机相移方案，特别是在信道随机性较低时。
2019-12-23 eess.SP
Robust Transmission Design for Intelligent Reflecting Surface Aided Secure Communication Systems with Imperfect Cascaded CSI
本文研究了智能反射面辅助无线通信系统中鲁棒安全传输的设计。特别地，多天线接入点（AP）在存在多个单天线窃听者的情况下与单天线合法接收器通信，其中人工噪声（AN）被发送以增强安全性能。此外，我们假设级联的AP-IRS-用户信道由于信道估计误差而不完美。为了最小化发射功率，在发射机处的波束成形向量、AN协方差矩阵和IRS相移在通常对信道估计误差建模的统计级联信道状态信息（CSI）误差模型下受到中断率概率约束而被联合优化。为了处理由此产生的非凸优化问题，我们首先近似的中断率概率约束，使用伯恩斯坦型不等式。然后，我们开发了一个次优算法的基础上交替优化，基于惩罚和半定松弛方法。仿真结果表明，该方案显着降低了发射功率相比，其他基准计划。
2020-12-03 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface (RIS) Aided Multi-User Networks: Interplay Between NOMA and RIS
本文重点研究了在采用正交多址（OMA）和非正交多址（NOMA）的多用户网络中可重构智能表面（RIS）的开发，重点研究了NOMA和RIS之间的相互作用。根据RIS反射系数在一次传输期间是否可以仅调整一次或多次，我们区分静态和动态RIS配置。特别地，RIS辅助单天线NOMA网络的容量区域的特征在于，并从信息理论的角度与OMA速率区域进行比较，揭示了动态RIS配置是实现容量的。然后，研究了RIS部署位置对不同多址接入方案性能的影响，发现非对称和对称部署策略分别适用于NOMA和OMA。此外，对于RIS辅助的多天线NOMA网络，基于波束形成器和基于簇的策略，提出了三种新的联合有源和无源波束形成器设计。最后，突出了RIS-NOMA网络的开放研究问题。
2021-10-05 cs.IT eess.SP math.IT
Secure Wireless Transmission for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Full Duplex Systems
这封信认为，在可重构智能表面（RIS）辅助全双工（FD）系统的安全通信。FD基站（BS）在存在窃听者的情况下在RIS的辅助下在相同的时间-频率维度上同时服务上行链路（UL）用户和下行链路（DL）用户。此外，人工噪声（AN）也被用来干扰窃听者的信道。我们的目标是通过联合优化发射波束成形，接收波束成形和AN协方差矩阵在BS，和被动波束成形在RIS的UL和DL用户的总和保密率最大化。为了处理非凸问题，我们将其分解成易于处理的子问题，并提出了一个有效的算法交替优化框架的基础上。具体地说，接收波束形成推导为一个封闭的形式的解决方案，而其他变量，通过使用半定松弛（SDR）方法和逐次凸逼近（SCA）算法获得。仿真结果表明，我们所提出的方案相比，其他基线计划的优越性能。
2022-09-25 cs.IT eess.SP math.IT
Camera Aided Reconfigurable Intelligent Surfaces: Computer Vision Based Fast Beam Selection
可重构智能表面（RISs）由于其能够改善毫米波（mmWave）通信系统的覆盖范围、可靠性和能量效率而引起了越来越多的关注。然而，设计RIS波束成形通常需要大的信道估计或波束训练开销，这降低了这些系统的效率。在本文中，我们建议配备的RIS表面的视觉传感器（摄像头），获得有关周围环境和用户/基站位置的传感信息，指导RIS波束选择，并减少波束训练开销。我们开发了一个机器学习（ML）框架，利用这种视觉传感信息来有效地选择最佳的RIS反射波束，反射基站和移动用户之间的信号。为了评估开发的方法，我们建立了一个高保真的合成数据集，其中包括共存的无线和视觉数据。基于该数据集，结果表明，提出的视觉辅助机器学习解决方案可以准确预测RIS波束并实现接近最佳的可达速率，同时显着降低波束训练开销。
2022-11-14 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
Two-Timescale Design for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Massive MIMO Systems with Imperfect CSI
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的大规模多输入多输出（MIMO）系统的双时标传输设计，其中基站（BS）的波束形成适应于快速变化的瞬时信道状态信息（CSI），而RIS的被动波束形成适应于缓慢变化的统计CSI。具体来说，我们首先提出了一个线性最小均方误差（LMMSE）估计器，以获得聚合信道从用户到BS在每个信道相干间隔。基于估计的信道，我们应用低复杂度的最大比合并（MRC）波束形成在BS，然后推导出各态历经的可达速率在一个封闭的形式表示。为了得出设计的见解，我们进行了详细的理论分析，从推导出的遍历可实现的速率。如果BS-RIS信道是Rician分布的，我们证明了发射功率可以成比例地缩放到$1/M$，因为BS天线的数量，$M$，增长到无穷大，同时保持非零速率。如果BS-RIS信道是瑞利分布的，则发射功率可以随着$M$变大而与$1/\sqrt{M}$成比例缩放，或者随着反射元件的数量$N$变大而与$1/N$成比例缩放，同时仍然保持非零速率。通过利用在CSI的统计知识下推导出的数据率的表达式，我们通过设计RIS处的无源波束形成来最大化最小用户速率。数值结果证实，即使在存在不完美的CSI，在大规模MIMO系统中的RIS的集成结果在有前途的性能增益。此外，所获得的结果表明，它是有利的，将RIS靠近用户，而不是靠近BS。
2022-10-15 cs.IT eess.SP math.IT
Statistical CSI Based Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface Aided MISO Systems with Channel Correlation
针对相关信道下 RIS 辅助 MISO 下行系统，本文基于 S-CSI 联合设计 AP 与 RIS 波束成形，提出 SVD-GD 和 FP-GD 算法以最大化和 ESE，并验证 2 比特相移量化已足够。
2023-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for 6G -- Part III: Interplay with Reconfigurable Intelligent Surfaces
这封信是由三部分组成的教程的第三部分，该教程重点介绍6 G的速率拆分多址接入（RSMA）。作为教程的第三部分，这封信提供了集成RSMA和可重构智能表面（RIS）的概述。我们首先介绍两种潜在的PHY层技术，即RSMA和RIS，包括将RSMA与RIS集成的必要性以及它们如何相互帮助。接下来，我们提供了一个通用的模型的RIS辅助RSMA系统，并总结了一些关键的性能指标。然后，我们讨论了RSMA网络的主要优点，并说明了RSMA网络的速率区域的理想和不理想的信道条件。最后，我们总结了研究的挑战和开放的问题，RIS辅助RSMA系统。总之，RSMA是下一代多址接入（NGMA）和未来网络（例如6 G及更高）的有前途的技术。
2022-08-05 cs.IT eess.SP math.IT
Digital Twin Aided Massive MIMO: CSI Compression and Feedback
针对大规模 MIMO 中 DL CSI 压缩反馈模型依赖大量真实数据的问题，提出用站点数字孪生与射线追踪生成合成 CSI，并结合在线选择和域适应，大幅降低真实数据需求。
2024-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Cell-free MIMO: Energy Efficient Reconfigurable Intelligent Surface Aided Cell-free MIMO Communications
无小区系统可以通过使多个基站（BS）能够以由于BS的大规模部署而导致的高硬件和电源成本为代价来协作地为没有小区边界的用户服务，从而有效地消除小区间干扰。为了解决这个问题，低成本的可重构智能表面（RIS）可以作为一个有前途的技术，以提高能源效率的无细胞系统。在本文中，我们考虑了一个RIS辅助无小区MIMO系统，其中多个RIS部署在BS和用户周围，以低成本的方式通过可重构反射来创建有利的传播条件，从而增强无小区MIMO通信。为了最大限度地提高能量效率，提出了一种混合波束形成（HBF）方案，该方案由基站处的数字波束形成和基于RIS的模拟波束形成组成。建立了能源效率最大化问题的数学模型，并设计了求解该问题的迭代算法。研究了发射功率、RIS数目和RIS大小对能量效率的影响。理论分析和仿真结果表明，最优能量效率取决于RIS的数量和RIS的大小。数值计算也表明，该系统可以实现更高的能量效率比传统的。
2020-11-17 cs.IT eess.SP math.IT
Ergodic Spectral Efficiency Analysis of Intelligent Omni-Surface Aided Systems Suffering From Imperfect CSI and Hardware Impairments
本文研究非理想CSI和硬件损伤下IOS辅助系统的遍历频谱效率，提出双时间尺度波束成形设计，并证明增加AP天线可有效补偿硬件损伤。
2024-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Learning-Based CSI Feedback for RIS-Aided Massive MIMO Systems with Time Correlation
本文提出一种基于深度学习的CSI反馈压缩方案，利用长短期记忆网络和注意力机制学习时间相关性，以提升RIS辅助大规模MIMO系统中压缩CSI的恢复质量，仿真验证其性能优于现有方法。
2024-03-19 eess.SP
Channel Estimation for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Multiuser Communication Systems Exploiting Statistical CSI of Correlated RIS-User Channels
针对RIS辅助多用户MISO系统导频开销过高的问题，本文建立波束域相关信道模型，采用导频复用并提出EP算法，以更低开销实现精确信道估计。
2023-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Amplitude- and Phase-Modulated Downlink Transmission
新的可重构智能表面（RIS）的幅度和相位调制方案提出了一个演变的只有相位调制方案在文献中。解释性地，幅相相移键控（A-PSK）和正交幅相相移键控（QA-PSK）都被设想，其中RIS被假设为发射机的一部分以向多天线辅助下行链路接收机传递信息。在所提出的设计中，RIS被划分为多个块，并且通过控制每个块中RIS元件的ON-OFF状态和相移来传送信息比特。由于从每个RIS块到接收器的传播路径可以相干地组合，作为适当地配置RIS元件的相位的益处，所以可以通过控制RIS块的ON-OFF模式以及RIS元件的相移来设计接收信号星座。理论分析和仿真结果都表明，在考虑实际有限分辨率RIS相移的情况下，我们提出的基于RIS辅助的调制方案在离散输入连续输出无记忆信道（DCMC）容量和误符号概率方面都优于现有的基于RIS的PSK调制，特别是在高信噪比（SNR）区域。
2023-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Transmission Design for Active RIS-Aided Systems
针对主动RIS辅助系统中信道状态信息不完美的难题，本文提出一种基于统计CSI误差模型的鲁棒传输设计，通过交替优化最大化用户最小可达速率之和，显著优于仅利用估计CSI的基线方案。
2025-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Active RIS-Aided Massive MIMO With Imperfect CSI and Phase Noise
本文研究有源RIS辅助上行大规模MIMO在非理想CSI和相位噪声下的性能，采用双时间尺度方案与LMMSE信道估计，推导速率下界并分析功率缩放律，提出遗传算法优化相移，验证有源RIS的显著增益。
2024-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Probability of Error for Optimal Codes in a Reconfigurable Intelligent Surface Aided URLLC System
研究 RIS 辅助的 URLLC 系统在短码块体制下的最优码解码错误概率下界，利用球填充技术结合 Wald 序贯 t 检验引理和 Gauss-Chebyshev 求积推导出闭式表达式，数值结果验证了其与 PPV 界相比的紧致性。
2023-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
LUNA: Luneburg-Lens-Aided Reconfigurable Array for 6G-and-Advanced Wireless Networks
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）；Tsinghua University（清华大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本文提出LUNA天线架构，利用龙勃透镜统一MIMO与NCR功能，实现低复杂度波束切换，提升频谱、能量效率及定位性能，面向6G网络。
2026-10-08 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Hybrid Beamforming: Optimal Placement and Beamforming Design
我们考虑可重构智能表面（RIS）辅助第六代（6 G）太赫兹（THz）通信的室内环境中，一个基站（BS）希望发送独立的消息，它的服务用户的帮助下，多个RIS。对于室内环境，诸如柱子、墙壁和其他物体之类的各种障碍物可能导致BS与用户之间没有视线信号路径，这可能显著降低性能。为了克服室内太赫兹通信的这种局限性，我们首先优化RIS的位置，以最大限度地扩大覆盖范围。在优化的RIS布局下，我们提出了BS处的3D混合波束形成和RIS处的相位调整，它们通过基于码本的3D波束扫描以低复杂度在BS和RIS处联合执行。数值模拟表明，该方案显着提高了平均和率相比，没有RIS和随机部署的RIS。它进一步表明，所提出的基于码本的3D波束扫描有效地对准BS-用户链路或BS-RIS-用户链路之间的模拟波束，因此，实现了接近于需要全局信道状态信息的相干波束对准的平均和速率。
2023-03-21 cs.IT eess.SP math.IT
Vision-Aided Frame-Capture-Based CSI Recomposition for WiFi Sensing: A Multimodal Approach
从波束成形反馈矩阵（BFM）重新组合信道状态信息（CSI）是实现与固件无关的WiFi感测的替代方式，BFM是CSI的压缩版本并且由于其缺乏加密而可以被捕获。在这项研究中，我们提出了使用相机图像对CSI重组BFM的准确性增强。这种视觉辅助CSI重组的主要动机是得出第一手的见解，即BFM并不完全涉及空间信息来重组CSI，并且这可以通过相机图像来补偿。为了利用相机图像，我们使用多模态深度学习，其中两种模态，即，图像和BFM被集成以重新合成CSI。我们使用IEEE 802.11ac设备进行了实验。实验结果证实，所提出的多模态框架的重组精度提高相比，单模态框架只使用图像或BFM。
2022-06-03 eess.SP
