Rate-Memory Trade-Off for the Cache-Aided MISO Broadcast Channel with Hybrid CSIT
通信中的一个著名问题是广播信道中的所谓“PN”问题，其指的是这样的设置，其中固定的一组用户向多天线发射机提供完美的信道状态信息（CSI），而其余用户仅提供有限精度的CSI或不提供CSI。该设置的自由度（DoF）最近通过对齐图像集方法得到。在这项工作中，我们解决了这个问题的缓存辅助变体（即，具有边信息的“PN”设置），其中提供完美CSI的用户的数量小于或等于发射天线的数量。特别是，我们推导出最佳的速率-内存权衡的假设下，未编码的位置和特征相同的权衡内的一个因素为2.01的一般布局。结果证明，“PN”的影响保持相似，即使在边信息的存在下，但也是最佳的权衡是无法实现的，通过独立服务的两组用户。
2021-02-25 cs.IT math.IT
Do Not Forget the Past: A Buffer-Aided Framework for Relay Based Key Generation
我们解决中继辅助密钥生成，其中两个无线节点，它们之间没有直接的信道，寻求中间中继的帮助下生成密钥。在Lai等人应用的中继辅助协议的著名版本中，Zhou等人，Wang等人和Waqas等人，中继节点与这两个节点生成成对密钥，然后广播这两个密钥的XOR版本。虽然这样的协议是简单和有效的，我们观察到，他们面临的关键利率下降，由于两个问题。首先，为了机密性，中继器广播成对密钥的XOR函数，从而将共享密钥的长度修剪为成对密钥的密钥长度中的最小值。其次，广播阶段也可能经历中断，从而不能在协议的每一轮中共享所生成的密钥。识别这些问题，我们提出了一个缓冲区辅助中继协议，其中缓冲区用于在中继存储未使用的秘密比特在前几轮的协议，以便提供在随后的几轮广播的机密性。在此缓冲区辅助的协议中，我们提出了一种密钥生成和广播阶段之间的功率分配策略，以最大化吞吐量和密钥速率。严格的分析表明，缓冲器辅助中继时，实施与建议的功率分配策略提供显着的优势，超过现有的基线。
2021-12-28 cs.IT math.IT
A Zero-Forcing Approach for the RIS-Aided MIMO Broadcast Channel
针对多用户 RIS 辅助 MIMO 广播信道，提出基于迫零方法的和频谱效率最大化算法，利用 BS 与 RIS 间视距结构进行用户分配，仿真表明其性能更优且复杂度更低。
2023-11-20 cs.IT eess.SP math.IT
On the Achievable Sum-rate of the RIS-aided MIMO Broadcast Channel
可重构智能表面（RISs）代表了一种新技术，可以塑造无线电波传播，从而提供了各种可能的性能和实现增益。出于这一动机，我们调查可实现的和速率优化的广播信道（BC），配备了RIS。我们利用高斯多输入多输出（MIMO）BC和多址接入信道（MAC）之间的对偶性，推导出一种交替优化（AO）算法，该算法优化了用户的协方差矩阵和双MAC中的RIS相移。最优用户的协方差矩阵是通过对偶分解方法得到的，在该方法中，每次迭代都以封闭形式求解。最佳RIS相移也计算使用派生的封闭形式的表达。此外，我们提出了一个计算复杂性分析所提出的AO算法。仿真结果表明，提出的AO算法可以提供显着的可实现的和速率增益在一个BC。
2021-09-03 cs.IT 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
Joint Cache-Channel Coding over Erasure Broadcast Channels
我们考虑一个高速缓存辅助通信系统中，一个发射机与许多接收机通过擦除广播信道进行通信。该系统作为一个基本模型，用于在高网络拥塞期间传送点播内容，其中一些内容可以预先放置在接收器附近的本地缓存中。我们制定的高速缓存辅助通信的问题作为一个联合高速缓存-信道编码的问题，并提出了一些信息理论的可靠的通信速率和高速缓存大小之间的权衡。我们表明，如果接收机经历不同的信道质量，然后使用不等的缓存大小和联合缓存信道编码提高系统效率。
2015-05-05 cs.IT math.IT
On the Capacity Region of a Cache-Aided Gaussian Broadcast Channel with Multi-Layer Messages
研究了高速缓存辅助的$K$ -用户高斯广播信道。发送器有一个$N$文件库，每个用户都可以从中请求一个。用户配备有不同大小的缓存，这些缓存在不知道用户请求的情况下以集中的方式填充。根据文献，假设每个文件可以以不同的速率传递给不同的用户，这可以对应于底层内容的不同质量表示，例如，可缩放编码视频段。因此，系统性能不是由单个可实现的速率来表征，而是由速率元组来表征，该速率元组对应于用户的请求可以被递送的速率的向量。我们的目标是通过设计联合高速缓存和信道编码方案以及跨用户的高速缓存分配来表征给定总高速缓存容量的所有可实现速率元组的集合。假设用户按增加的信道质量排序，每个文件被编码到$K$层中，并且只有所请求文件的第一$k$层被传送到用户$k$，即$k=1,...,K$。提出了三种不同的编码方案，它们在BC上提供编码内容的方式不同;特别是，研究了时分、叠加和脏纸编码方案。相应的可实现的速率区域的特点，并与一个新的外边界。据我们所知，这是第一个研究在不同的速度在一个高速缓存辅助嘈杂的BC文件的交付工作。
2018-06-26 cs.IT 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
High SNR Analysis of RIS-Aided MIMO Broadcast Channels
本文在高信噪比下分析RIS对MIMO广播信道Gram特征值的影响，推导了基站与RIS间视距配置带来的基本限制，并证明在特定信道条件下DPC与线性预编码的性能差距消失。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Centralized Caching and Delivery of Correlated Contents over a Gaussian Broadcast Channel
研究了多用户缓存辅助广播网络中的内容分发问题，其中服务器通过高斯广播信道（BC）与用户进行通信，该服务器保存相关内容的数据库。研究了当用户具有相同大小的缓存时，满足所有可能的需求组合所需的最小传输功率。推导出所需的发射功率的下限，假设未编码的缓存放置，作为缓存容量的函数。提出了一种集中式联合缓存和信道编码方案，该方案不仅利用了用户的本地缓存，而且利用了数据库中内容之间的相关性。该方案为给定的高速缓存容量提供了最小所需发射功率的上限。我们的研究结果表明，利用缓存辅助高斯BC中的内容之间的相关性可以提供显着的节能。
2018-04-26 cs.IT math.IT
Centralized Caching and Delivery of Correlated Contents over Gaussian Broadcast Channels
研究了多用户缓存辅助广播网络中的内容分发问题，其中服务器通过高斯广播信道（BC）与用户进行通信，该服务器保存相关内容的数据库。研究了当用户具有相同大小的缓存时，满足所有可能的需求组合所需的最小传输功率。假设未编码的高速缓存的位置，作为高速缓存容量的函数的所需的发射功率的下限推导。提出了一种可实现的集中式缓存方案，该方案不仅利用了用户的本地缓存，而且利用了数据库中内容之间的相关性。该方案的性能，它提供了一个上限所需的发射功率为一个给定的缓存容量，其特征在于。我们的研究结果表明，利用缓存辅助Gaussain BC中的内容之间的相关性可以提供显着的节能。
2019-06-21 cs.IT math.IT
Artificial Noise-Aided Biobjective Transmitter Optimization for Service Integration in Multi-User MIMO Gaussian Broadcast Channel
该文研究了一种基于人工噪声的多用户MIMO系统综合业务发射设计方法。具体地说，两种服务消息被组合并同时提供：一种是针对所有接收者的多播消息，另一种是仅针对一个接收者的机密消息，并且要求对其他未授权的接收者是完全安全的。我们的兴趣在于联合设计的输入协方差的组播消息，机密消息和人工噪声（AN），使可实现的保密率和组播速率同时最大化。这个问题被确定为一个保密率区域最大化（SRRM）的物理层服务集成的上下文中的问题。由于这个双目标优化问题本身就很复杂，我们提出了两种不同的标量化方法将其转化为标量优化问题。首先，我们建议前缀的组播速率作为一个常数，并相应地，原始的双目标问题转化为一个保密率最大化（SRM）问题与组播服务质量（QoMS）的约束。通过改变常数，我们可以得到不同的Pareto最优点。由此产生的SRM问题可以通过可证明收敛的差分凹（DC）算法迭代求解。在第二种方法中，我们的目标是最大化的保密率和组播速率的加权和。通过改变加权向量，也可以得到不同的Pareto最优点。我们表明，这个加权和率最大化（WSRM）的问题可以重铸成一个原始的可分解的形式，这是适合交替优化（AO）。然后通过理论分析和数值模拟比较了这两种标量化方法的总体性能和计算复杂性，并在此基础上得出了新的见解。
2017-07-06 cs.IT math.IT
Broadcast Caching Networks with Two Receivers and Multiple Correlated Sources
可以利用跨高速缓存辅助广播网络分布的内容之间的相关性来减少共享无线链路上的递送负载。本文考虑了两用户三文件网络的相关内容，并研究了其基本限制的最坏情况下的需求。提出了一类基于两步信源编码方法的可实现方案。库文件首先使用Gray-Wyner信源编码进行压缩，然后使用相关性未知的缓存辅助编码多播方案的组合进行缓存和传递。第二步本身就很有趣，它考虑了多请求缓存问题，其解决方案需要在放置阶段进行编码。最佳峰值速率存储器的折衷的下限推导，这是用来评估所提出的方案的性能。结果表明，对称源的两步策略实现了大缓存容量的下限，它是在一半的联合熵的两个源条件下的第三个源的所有其他缓存大小。
2017-12-05 cs.IT math.IT
On the Degrees-of-Freedom of the K-user Distributed Broadcast Channel
我们研究的自由度（DoF）的无线设置中，K个发射机（TX）的目的是共同服务K个用户。性能进行了研究时，TX面临着一个分布式的信道状态信息（CSI）的配置，其中每个TX有机会获得自己的多用户不完美的信道估计的基础上，它设计其发射系数。信道估计不仅不完美地获取，而且它们也不完美地在TX之间共享。我们的第一个贡献包括计算一个基因辅助的上界的自由度的设置。然后，我们的主要贡献是开发一种新的鲁棒传输方案，该方案利用TX处可用的CSI的不同质量来提高所实现的DoF。我们展示了令人惊讶的结果，有一个CSI制度，创造了弱CSIT制度，其中的天才辅助上界所提出的传输方案实现。有趣的是，弱CSIT机制中的最佳DoF仅取决于最佳通知TX处的CSI质量，而不取决于所有其他TX处的CSI质量。
2020-04-21 cs.IT math.IT
Fundamental Storage-Latency Tradeoff in Cache-Aided MIMO Interference Networks
高速缓存是一种有效的技术，以改善用户感知体验的内容交付在无线网络中。无线缓存不同于传统的Web缓存，因为它可以利用无线介质的广播性质，从而机会主义地改变网络拓扑结构。本文研究了一个由3个发射机和3个接收机组成的MIMO干扰网络。通过在发送器和接收器侧进行缓存，网络被改变为MIMO广播信道、MIMO X信道和MIMO多播信道的混合形式。我们分析了这些新的信道模型的自由度（DoF）使用实际的干扰管理方案。基于对这些DoF结果的集体使用，我们然后获得网络的可实现的归一化交付时间（NDT），这是一种信息理论度量，用于评估给定缓存大小下的最坏情况交付时间。所获得的NDT是针对任意M、N和任何可行的高速缓存大小。它被证明是最佳的，在某些情况下，在其他情况下，从最佳的乘法差距为3。本文还讨论了任意数量的发射机和接收机的网络的扩展问题。
2017-05-14 cs.IT math.IT
Delivery Time Minimization in Cache-Assisted Broadcast-Relay Wireless Networks with Imperfect CSI
下一代通信系统的新兴趋势是为网络边缘提供附加能力，诸如以高速缓存形式的存储资源，以减少文件递送延迟。为了研究这种技术对延迟的影响，我们研究了由一个中央基站，$M$缓存配备收发器和$K$接收器组成的缓存辅助广播中继无线网络的传输时间有限精度信道状态信息（CSI）。我们使用归一化的传递时间（NDT）来捕获文件传递中最坏情况下的每比特延迟。推导了NDT的上下界，以了解$K,M$、缓存容量和通道质量对NDT的影响。特别是，NDT最优的制度进行了确定和讨论。
2018-03-11 cs.IT math.IT
Graph-Theoretic Bounds for Non-Linear Function Computation Broadcast
EURECOM（欧洲通信学院）
本文针对非线性函数计算广播问题，提出基于广播图和Körner特征图的可达方案及多字母响应轮廓等逆定理，并证明非线性编码可严格优于线性方案。
2026-10-07 cs.IT math.IT
Degrees of Freedom of Multi-hop MIMO Broadcast Networks with Delayed CSIT
研究了一类具有发射端延迟信道状态信息（CSIT）的多层中继辅助MIMO广播网络的和自由度（DoF）。在假设的网络中，K个天线源打算在N-2层K个全双工单天线中继的帮助下与K个单天线目的地通信。我们考虑两个实际的延迟CSIT反馈方案。如果信源可以从所有层获得CSI反馈信号，我们证明了网络的最佳和DoF为K/（1+1/2+.+ 1/K）。如果CSI反馈仅在每个跳内，则我们表明当K=2时，最佳总和DoF为4/3，并且当K >= 3时，总和DoF为3/2是可实现的。我们的结果表明，在考虑的具有延迟CSIT的N层MIMO广播网络中，DoF性能总和可能不取决于网络的层数N，而仅取决于每层天线/终端的数量K。
2012-10-12 cs.IT math.IT
Ergodic Rate Analysis of STAR-RIS Aided NOMA Systems
这封信分析了遍历速率的同时发送和反射可重构智能表面（STAR-RIS）辅助非正交多址（NOMA）系统，其中从基站到小区边缘用户的直接链路是非视线由于障碍物，和STAR-RIS是用来提供视线链路到这些小区边缘用户。通过将复合信道功率增益的分布拟合为伽马分布，我们推导出了小区边缘用户的各态历经速率和高信噪比斜率的封闭形式的表达式。数值结果表明：1）各态历经速率随STAR-RIS单元数的增加而增加，且高信噪比斜率固定不变; 2）STAR-RIS辅助NOMA系统比常规RIS辅助NOMA系统具有更高的各态历经速率。
2022-07-22 cs.IT math.IT
Fully Connected Reconfigurable Intelligent Surface Aided Rate-Splitting Multiple Access for Multi-User Multi-Antenna Transmission
速率分割多址接入（RSMA）是一种非常有前途的多址接入方案，也是6G的非正交传输框架和干扰管理策略。受多用户多天线传输中RSMA比传统MA方案获得的吸引人的频谱效率增益的启发，本文将RSMA引入到可重构智能表面（RIS）辅助的多输入单输出（MISO）广播信道（BC）中。为了进一步提高频谱效率，一个更广义的RIS架构称为全连接RIS被认为是。通过联合优化散射矩阵的全连接RIS和发射波束形成器，以最大化的和速率，我们表明，建议的全连接RIS辅助RSMA传输方案显着提高了频谱效率相比，传统的单连接RIS计划和计划没有RIS。它是线性预编码多用户多天线网络的新基准。
2022-03-10 cs.IT math.IT
Secure Beamforming in MISO NOMA Backscatter Device Aided Symbiotic Radio Networks
共生无线电（SR）网络是未来大规模物联网设备低功耗无线通信的可能解决方案。本文研究了一种多输入单输出的非正交多址接入（NOMA）反向散射器件（BD）辅助的SR网络，该网络具有潜在的窃听者。在网络中，基站（BS）使用NOMA协议向中心用户和小区边缘用户广播信号。利用环境反向散射调制，BD通过来自BS的入射信号向中央用户发送其自己的消息。我们提出了一个约束凹凸过程为基础的算法，最大化的$ε$中断保密率从BD到中央用户的BS可实现的保密率约束下，从中央和小区边缘用户。仿真结果表明，我们提出的网络实现了更大的保密率区域比正交多址（OMA）网络。
2019-06-08 cs.IT math.IT
Generalized Degrees-of-Freedom of the 2-User Case MISO Broadcast Channel with Distributed CSIT
这项工作分析了广义自由度（GDoF）的2用户多输入单输出（MISO）广播信道（BC）在所谓的分布式CSIT制度，与分散的无线网络的应用。这种机制与经典的有限CSIT机制的不同之处在于，CSIT不仅有噪声，而且在发射机（TX）之间也不完全共享。因此，每个TX基于本地CSIT和其他TX处的统计质量信息对数据进行预编码。我们推导出GDoF结果，并获得了令人惊讶的结果，即通过对路径损耗信息的具体计算，分散式预编码网络可以达到与中心节点获得两个TX估计的Genie-aided集中式网络相同的性能。该方案中的关键成分是所谓的主动-被动迫零（AP-ZF）预编码，其使预编码器设计最佳地适应不同TX处可用的不同本地CSIT质量。
2017-02-14 cs.IT math.IT
Two-Phase Channel Estimation for RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO with Electromagnetic Interference
本文研究了存在电磁干扰的RIS辅助无小区大规模MIMO系统，提出了一种结合分数功率控制辅助导频分配的两阶段信道估计方案，推导了下行链路频谱效率闭式表达式，有效补偿了电磁干扰引起的性能下降。
2024-07-15 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Aided NOMA with Limited Feedback
在频分双工（FDD）系统中，反馈信道的设计是一个主要的挑战，因为有限的可用反馈比特。我们认为非正交多址（NOMA）系统，将可重构智能表面（RISs）。在有限反馈RIS辅助的NOMA系统中，RIS辅助的信道和直接信道增益应该被量化并反馈到发射机。本文研究了量化误差对整个RIS辅助NOMA系统的速率损失。我们首先考虑随机矢量量化的整体RIS辅助通道和相同的均匀量化器的直接通道增益。然后，我们得到一个上限的速率损失，由于量化误差，作为反馈位的数量和RIS的大小的函数。数值结果表明，随着反馈比特数的增加，有限反馈系统的和速率性能接近全CSI系统的和速率性能。
2023-01-30 cs.IT math.IT
RIS-Aided Next-Generation High-Speed Train Communications: Challenges, Solutions, and Future Directions
高速训练（HST）通信是无线通信系统中一个非常具有挑战性的场景，由于其快速时变的信道和显著的穿透损耗。由于低成本和智能信道重构能力，可重构智能表面（RIS）已被提出作为一种有前途的技术，以解决上述挑战的成本效益，并实现高频谱和能源效率的下一代HST通信系统。在本文中，我们首先提供了一种新的RIS辅助HST无线通信模式，包括其主要挑战和应用场景。然后，我们提出了实际的解决方案，以实现有效的信号处理和资源管理所考虑的系统。最后，指出了RIS-Aided HST通信系统的未来发展方向，以启发未来的研究工作。
2021-03-17 cs.IT math.IT
Multi-RIS-aided Wireless Systems: Statistical Characterization and Performance Analysis
在本文中，我们研究了分布式多可重构智能表面（RIS）辅助无线系统的统计特性和建模。具体来说，我们考虑一个实际的系统模型，其中具有不同几何尺寸的RISs分布部署，并假设与不同RISs相关联的无线信道是独立的，但不相同的分布（i.n.i.d.）。我们提出了两个面向目的的多RIS辅助计划，即详尽的RIS辅助（ERA）和机会主义的RIS辅助（ORA）计划。一个数学框架，它依赖于矩的方法，提出了统计特征的端到端（E2E）的这些计划的信道。结果表明，无论是伽马分布或对数正态分布可以用来近似的E2E信道系数的大小分布在这两个方案。有了这些发现，我们评估的性能的中断概率（OP）和遍历容量（EC），其中紧近似封闭形式的表达式OP和EC的推导。代表性的结果表明，ERA计划优于ORA计划的OP和EC。此外，根据i.n.i.d.衰落信道、反射元件设置和RIS的位置设置对ERA或ORA方案的系统性能具有显著影响。
2021-09-30 cs.IT math.IT
Caching and Coded Delivery over Gaussian Broadcast Channels for Energy Efficiency
考虑了高速缓存辅助的$K$ -用户高斯广播信道（BC）。发射机有一个$N$等速率文件库，每个用户都需要一个。研究了等容量接收机缓存对满足所有用户需求所需的最小发射功率的影响。考虑到整个库中的均匀随机需求，研究了最小平均功率（所有需求组合的平均值）和最小峰值功率（满足所有需求组合所需的最小功率）。上限上的最小所需的平均和峰值发射功率作为缓存容量的函数，考虑集中式和分散式缓存。假设未编码的高速缓存放置的最小所需的平均和峰值功率值的下限也来自。峰值和平均功率值的界限被证明是紧密的集中的情况下，通过数值模拟。本文中的结果表明，主动缓存和编码交付可以提供显着的节能无线网络。
2018-04-30 cs.IT math.IT
Transmission Design for Active RIS-Aided Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
可重构智能表面（RIS）是一种革命性的技术，可以提高无线通信系统的频谱效率和能量效率。然而，现有的研究成果主要集中在被动型RIS的研究上，它具有“双重衰落”效应。另一方面，配备放大器的有源RIS可以有效地解决这个问题。在本文中，我们提出了一个积极的RIS辅助同步无线信息和电力传输（SWIPT）系统。具体地说，我们最大化的信息接收器的加权和速率，在所有的能量接收器，在活跃的RIS的放大功率约束，并在基站（BS）的最大发射功率约束的最小功率接收。采用交替优化框架，得到次优解。仿真结果表明，在相同的功率预算下，有源RIS辅助的SWIPT系统具有更高的性能增益。
2023-01-10 cs.IT math.IT
Secure Communication for Spatially Correlated RIS-Aided Multiuser Massive MIMO Systems: Analysis and Optimization
本文研究了利用人工噪声的可重构智能表面（RIS）辅助多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统中的安全通信。首先推导出空间相关MIMO信道下遍历保密率的封闭表达式。通过使用这个派生的结果，我们进一步优化AN的功率分数在封闭的形式和RIS相移通过开发一个基于梯度的算法，它只需要统计信道状态信息（CSI）。我们的分析表明，在RIS的空间相关性提供了一个额外的维度优化RIS相移。数值模拟验证了分析结果，显示了深刻的系统参数之间的相互作用和保密性能的退化，由于在RIS的高空间相关性。
2023-01-10 cs.IT math.IT
DoF Upper Bound on Three-User MISO Broadcast Channel with Two Antennas and Mixed CSIT
本文研究了具有两根发射天线和混合CSIT的三用户MISO广播信道，利用genie-aided signaling和极值不等式推导出sum-DoF上界，并证明其最多比预期sum-DoF大12.5%。
2023-06-25 cs.IT math.IT
Active Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Communications
可重构智能表面（RIS）是一种很有前途的解决方案，以可控的方式重新配置无线环境。为了补偿RIS辅助链路中的双衰落衰减，传统上在RIS处部署大量的无源反射元件（RE），导致大的表面尺寸和相当大的电路功耗。在本文中，我们提出了一种新型的RIS，称为有源RIS，其中每个RE由有源负载（负电阻）辅助，该有源负载反射并放大入射信号，而不是像无源RIS那样仅反射具有可调相移的入射信号。因此，对于RIS处的给定功率预算，可以通过增加活动RE的数量以及放大入射信号来实现增强的RIS辅助链路。我们考虑使用一个主动RIS的单输入多输出（SIMO）系统。然而，它会无意地放大RI相关噪声，因此所提出的系统必须平衡接收信号功率最大化与接收器处的RI相关噪声最小化之间的冲突。为了实现该目标，必须优化RIS处的反射系数矩阵和接收器处的接收波束成形。提出了一种交替优化算法来求解该问题。具体地说，接收波束形成是基于线性最小均方误差（MMSE）准则的封闭解得到的，而反射系数矩阵是通过求解一系列序贯凸逼近（SCA）问题得到的。仿真结果表明，在相同的功率预算下，所提出的有源RIS辅助系统比传统的无源RIS辅助系统具有更好的性能。
2021-03-01 cs.IT math.IT
Outage Probability and Capacity Scaling Law of Multiple RIS-Aided Cooperative Networks
在这封信中，我们考虑了一个双跳合作网络的多个可重构智能表面（RIS）的协助。假设选择具有最高瞬时端到端信噪比（SNR）的RIS来辅助通信，研究了中断概率（OP）和平均和速率。具体而言，开发了OP的精确分析。此外，借助极值理论，推导出了渐近OP和渐近和率的封闭表达式，并在此基础上建立了容量缩放定律。我们的研究结果证实，通过模拟和有见地的讨论。特别是，我们的分析表明，RI的数量以及反射元件的数量起着至关重要的作用，在多个RI辅助合作网络的容量缩放定律。此外，与中继辅助系统进行比较，以证明所提出的系统设置优于中继方案的OP和平均和率。
2020-07-27 cs.IT math.IT
Rate-Memory Trade-off for the Two-User Broadcast Caching Network with Correlated Sources
本文研究了具有两个接收者和两个文件的网络中缓存的基本限制，该网络由具有任意联合分布的两分量离散无记忆源产生。每个接收器都配备了相同容量的高速缓存，并且所请求的文件通过共享的无错误广播链路传递。首先，提供了最佳峰值速率-存储器权衡的下限。然后，为了利用库文件之间的相关性来减轻共享链路上的负载，提出了一种两步相关性感知的缓存辅助编码多播（CACM）方案。第一步骤使用Gray-Wyner信源编码来通过一个公共描述和两个私有描述来表示库，使得第二不知道相关性的多请求CACM步骤可以利用出现的附加编码多播机会。结果表明，所提出的两步方案实现的速率匹配的一个显着的内存制度的下限，它是在所有其他内存值的条件熵的一半。
2017-05-12 cs.IT math.IT
RIS-Aided Communications over Dirty MAC: Capacity Region and Outage Probability
我们的特点的容量区域的两个用户多址接入信道（MAC）在可重构的智能表面（RIS）辅助通信系统与边信息（SI）在发射机。我们考虑两种上行链路通信场景：（i）双脏MAC，其中干扰对于两个用户都是非因果已知的;以及（ii）单脏MAC模型，其中只有一个用户知道干扰，而另一个用户不知道干扰。考虑到每个用户是由一个不同的RIS与Mi元素的协助下，我们推导出封闭形式的表达式的容量区域和中断概率（OP）的两个系统模型。结果表明，在两种情况下，RISs的使用都有利于扩展容量区域和提高OP。
2022-08-15 cs.IT math.IT
Strong Secrecy for Cooperative Broadcast Channels
被认为是一个广播信道（BC）的解码器合作，通过一个单侧链路。一个公共消息和两个私人消息被发送，并且对协作辅助用户来说，发送给协作用户的私人消息应该是保密的。保密级别是根据强保密性来衡量的，即，一个消失的信息泄漏。通过使用双仓的秘密消息的码本的信道可分辨性为基础的代码，并通过使用似然编码器来选择发送的码字的容量区域上的内界导出。内界被证明是紧的半确定性和物理退化的BC和相应的BC没有保密约束的结果进行比较。Blackwell和Gaussian BC示例说明了保密性对速率区域的影响。不像没有保密的情况下，通过合作链路共享信息的私人消息是最佳的，我们的协议只传达部分共同和非机密的消息。由于保密要求，这种限制比通常的速率损失更多地降低了传输速率。提供了一个例子来说明这种损失。
2019-05-28 cs.IT math.IT
Rate Region of MIMO RIS-assisted Broadcast Channels with Rate Splitting and Improper Signaling
在本文中，我们研究了1层速率分裂（RS）的可实现的速率区域中存在的硬件损伤（HWI）和不正确的高斯信令（IGS）的单细胞可重构智能表面（RIS）辅助广播信道（BC）。我们假设收发器可能遭受带内和正交信号的不平衡，这被称为I/Q不平衡（IQI）。当存在像质计时，接收到的信号和噪声可能是不适当的。因此，我们采用IGS来补偿IQI以及管理干扰。我们的研究结果表明，RS和RIS可以显着扩大速率区域，其中RS的作用是管理干扰，而RIS主要是提高覆盖。
2023-01-02 cs.IT eess.SP math.IT
Two Classes of Broadcast Channels With Side-Information: Capacity Outer Bounds
在本文中，我们推导出两类一般的两用户离散无记忆广播信道的容量区域的外界，边信息在发送端。第一类包括经典的广播信道，其中发送者向两个接收者发送两个独立的消息。第二类约束是每个消息必须对非预期的接收者保密。对于这两个类，条件分布表征的通道取决于一个状态过程和编码器的侧信息提供给它在一个非因果关系的方式。对于第一类通道，一个外界是来自采用技术来证明逆定理的凝胶'fand-Pinsker的信道与随机参数;个别率约束的界限是紧的，但可以改善后的总和率。导出第二类通道的外边界的技术取决于保密性要求;我们还导出了一个精灵辅助的外边界，其中一个假设的精灵将非预期的消息传递给接收器，该接收器将其视为含糊计算期间的边信息。对于这两类通道，Csiszár的和身份起着核心作用，在建立的能力外边界。
2011-10-08 cs.IT math.IT
Optimization of RIS-aided MIMO Systems via the Cutoff Rate
可重构智能表面（RIS）辅助通信系统中离散信号的互信息（MI）优化的主要困难是不能用解析易处理的方式来表示该优化问题。因此，我们建议使用的截止率（CR）作为一个更容易处理的度量优化MI和引入两种优化方法，以最大限度地提高CR，假设完美的知识的信道状态信息（CSI）。第一种方法是基于投影梯度法（PGM），而第二种方法是来自连续凸逼近（SCA）的原则。仿真结果表明，所提出的优化方法显着提高CR和相应的MI。
2021-09-03 cs.IT math.IT
Can Artificial Noise Boost Further the Secrecy of Dual-hop RIS-aided Networks?
本文对可重构智能表面（RIS）辅助下的基于双跳再生中继的无线通信系统的物理层安全性进行了量化。特别地，该设置包括经由再生中继与目的地节点通信的源节点。在这种设置中，RIS被安装在每一跳中以增加源-中继和中继-目的地通信的可靠性，其中RIS的相移受到量化误差的影响。合法传输是在存在恶意窃听者的情况下执行的，恶意窃听者试图通过偷听来自中继器的广播信号来损害合法传输。为了克服这个问题，我们将一个干扰器，以增加系统的保密性破坏窃听通过广播干扰信号。利用广泛采用的伽玛和指数分布近似，系统的保密水平量化推导近似和渐近表达式的秘密拦截概率（IP）度量的主要网络参数。结果表明，通过增加干扰功率和/或反射元件（RE）的数量显着增强保密性。特别地，即使当合法链路的平均信噪比比窃听者的平均信噪比小$10$ -dB时，也可以利用$40$ RE和$10$ -dB的干扰功率噪声比达到大约$10^{-4}$的IP。我们表明，合作干扰是非常有帮助的，在强窃听的情况下，具有固定数量的RE，和量化位数不影响的保密性时，超过$3$位。所有的分析结果都得到了Monte Carlo模拟的证实。
2022-08-02 cs.IT math.IT
STAR-RIS Aided NOMA in Multi-Cell Networks: A General Analytical Framework with Gamma Distributed Channel Modeling
同时发射和反射的可重构智能表面（STAR-RIS）能够提供智能无线电环境的全空间覆盖。本文研究了STAR-RIS辅助下行非正交多址（NOMA）多小区网络，其中入射信号在STAR-RIS处的能量被分成两部分用于发射和反射。首先，我们提出了一种拟合的方法来模拟的复合小尺度衰落功率的分布作为易处理的伽玛分布。然后，提供了一个统一的分析框架，基于随机几何捕捉随机位置的RIS-RIS，基站（BS），和用户设备（UE）。基于这个框架，我们推导出典型UE和连接UE的覆盖概率和遍历率。特别是，我们得到封闭形式的表达的覆盖概率在干扰有限的情况下。我们也推导出理论表达式在传统的RIS辅助网络进行比较。分析结果表明，STAR-RIS存在最优的能量分裂系数，同时最大化系统覆盖率和遍历速率。仿真结果表明：1）STAR-RIS能够满足不同侧UE的不同需求; 2）具有适当能量分割系数的STAR-RIS在覆盖和速率性能上优于传统的RIS。
2022-06-21 cs.IT math.IT
Sum-Rate Maximization for Active RIS-Aided Downlink RSMA System
研究了有源可重构智能表面（RIS）辅助下行速率分割多址（RSMA）传输系统的和速率最大化问题。在所考虑的模型中，有源RIS部署克服严重的功率衰减，这是由RIS的入射路径损耗和反射路径损耗的累积产品所造成的。由于有源RIS可以同时调节入射信号的相位和幅度，RIS控制方案需要精细的设计来提高RSMA通信性能。为了解决这个问题，和速率最大化问题，制定联合优化波束成形向量，速率分配向量，和RIS预编码矩阵。针对这一非凸和率最大化问题，提出了一种基于分式规划（FP）和二次约束二次规划（QCQP）的迭代算法。特别地，所提出的算法首先将原始问题分解为两个子问题，即1）波束成形和速率分配优化和2）主动RIS预编码优化。两个子问题的相应变量分别通过序贯凸逼近（SCA）和块坐标下降（BCD）进行优化。数值结果表明，所提出的主动RIS-Aided RSMA系统可以提高高达45%的和速率比传统的被动RIS-Aided RSMA系统相同的能量消耗。
2023-01-30 cs.IT math.IT
Machine Learning for User Partitioning and Phase Shifters Design in RIS-Aided NOMA Networks
提出了一种新的可重构智能表面（RIS）辅助非正交多址（NOMA）下行传输框架。我们制定了一个长期的随机优化问题，涉及NOMA用户划分和RIS相移的联合优化，旨在最大限度地提高总数据率的移动用户（MU）在NOMA下行链路网络。为了解决具有挑战性的联合优化问题，我们调用一个修改的对象迁移自动化（MOMA）算法划分成等大小的集群的用户。为了优化RIS相移矩阵，我们提出了一种深度确定性策略梯度（DDPG）算法来协同控制RIS的多个反射元件（RE）。不同于传统的训练，然后测试处理，我们考虑了一个长期的自调整学习模型，智能代理是能够学习的最佳行动，为每个给定的状态，通过探索和开发。大量的数值结果表明：1）与传统的正交多址接入（OMA）框架相比，所提出的RIS辅助的NOMA下行链路框架实现了增强的和数据率。2)所提出的DDPG算法能够以长期的方式学习动态的资源分配策略。3)建议的RIS辅助NOMA框架的性能可以通过增加RIS相移的粒度来提高。数值结果还表明，减小RIS相移的粒度和增加RE的数目是提高MU的和数据率的两种有效方法。
2021-01-04 cs.IT math.IT
Relay-Aided MIMO Cellular Networks Using Opposite Directional Interference Alignment
在本文中，我们首先提出了干扰对齐（IA）方案的多输入多输出（MIMO）蜂窝网络的上行链路传输的帮助下，在半双工模式下的中继。所提出的方案只需要在中继站的全局信道状态信息（CSI）的知识，而不需要在用户设备（UE）的发射机波束成形和时间扩展，这不同于传统的IA方案的蜂窝网络。我们推导出该方案的可行性条件的一般网络配置和分析度的自由度（DoF）性能的建议IA计划。本文进一步描述了下行链路和全双工网络的建议方案的扩展。它还表明，通过中继引起的干扰多址接入信道（IMAC）和干扰广播信道（IBC）的二元性，可以获得相同的优势，作为上行链路的情况下，对于下行链路的情况。此外，全双工网络具有与半双工情况相同的优点。
2017-05-22 cs.IT math.IT
Multi-cell NOMA: Coherent Reconfigurable Intelligent Surfaces Model With Stochastic Geometry
可重构智能表面（RISs）对于增强非正交多址（NOMA）系统，即，增强信道质量并改变SIC阶数。利用随机几何方法，研究了RIS辅助下的多小区NOMA网络的下行覆盖性能。我们首先推导出的RIS辅助信道模型，包括直接和反射链路。分析结果表明，RI辅助信道模型可以近似地建模为Gamma分布。此外，还分析了来自其他小区的干扰。最后，我们推导出封闭形式的覆盖概率表达式的配对NOMA用户。数值结果表明：1）尽管RI增强了来自其它小区的干扰，但RI辅助用户的性能仍然得到了提高，因为信道质量得到了更明显的增强; 2）使用RI可以改变SIC的阶数，因为RI改善了辅助用户的信道质量。
2021-03-03 cs.IT math.IT
Maximization of minimum rate in MIMO OFDM RIS-assisted Broadcast Channels
研究RIS在MIMO OFDM广播信道中的有效性，提出联合预编码与RIS优化方案，证明即使每子带RIS元素极少也能显著提升系统性能。
2023-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Energy Transfer in RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO Systems: Opportunities and Challenges
在未来的第六代（6 G）移动网络中，万物互联（IoE）预计将为小型电池供电设备提供极其庞大的连接。事实上，具有有限能量存储容量的大规模设备强加了持续的能量需求，阻碍了通信网络的寿命。作为一种补救措施，无线能量传输（WET）是解决这些关键能源供应问题的关键技术。另一方面，无小区（CF）大规模多输入多输出（MIMO）系统提供了一种有效的网络架构，以实现万物互联的推出。在这篇文章中，我们首先提出了可重构智能表面（RIS）辅助CF大规模MIMO系统的WET的范式，包括其潜在的应用场景和系统架构。讨论并分析了四阶段传输过程，以说明该架构的实用性。然后提出并分析了RIS系统的硬件设计。特别是，我们讨论了三个相应的操作模式和融合的WET技术和RIS辅助CF大规模MIMO。具有代表性的仿真结果，以确认我们所提出的计划取得的优越性能。此外，我们调查的最佳位置部署多个RIS，以实现最佳的系统性能。最后，提出了基于RIS-CF的WET大规模MIMO系统的几个重要研究方向。
2022-01-28 cs.IT math.IT
Joint Design of Hybrid Beamforming and Phase Shifts in RIS-Aided mmWave Communication Systems
本文研究了一种可重构智能地面（RIS）辅助毫米波（mmWave）下行通信系统，该系统在基站（BS）采用混合模拟-数字波束形成。我们制定了一个功率最小化问题，通过联合优化混合波束形成在BS和RIS的响应矩阵，信号干扰噪声比（SINR）的约束下。由于RIS处的相移和BS处的模拟波束成形两者的非凸SINR约束以及非凸单位模约束，该问题具有高度挑战性。提出了一种基于惩罚的算法结合流形优化技术来处理这个问题，其次是一个单独的优化方法，具有低得多的复杂性。仿真结果表明，该算法优于现有算法。结果还表明，RIS响应矩阵和BS混合波束形成的联合优化要远远优于单独优化。
2021-01-25 cs.IT math.IT
Efficient Optimization Techniques for RIS-aided Wireless Systems
本文的目的是开发简单的技术，以提高多用户RIS辅助无线系统的性能。具体来说，我们开发了一种新的技术称为\textit{channel separation}，它提供了一个更好的理解如何RIS相位影响上行链路和速率和ZF和MMSE线性接收机的和速率。利用信道分离，我们提出了一个简单的迭代算法，以提高上行链路和速率和ZF和MMSE线性接收机的和速率时，离散RIS相位考虑。对于连续的RIS相位，我们推导出简单的封闭形式的解决方案，以提高上行链路的和速率，并减少MMSE组合器的总均方误差。后一个度量是一个易于处理的替代最大化ZF和MMSE的总和速率。数值模拟进行所有的优化技术和每种技术的有效性进行比较，一个完整的数值优化过程，即内点（IP）算法。
2022-09-12 cs.IT math.IT
RIS-Aided Cooperative ISAC Network for Imaging-Based Low-Altitude Surveillance
Southeast University（东南大学）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信实验室）；Key Laboratory of Measurement and Control of Complex Systems of Engineering, Ministry of Education, Southeast University（东南大学教育部复杂工程测控重点实验室）；Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security, Southeast University（东南大学移动信息通信与安全前沿科学中心）
本文提出利用可重构智能表面的协作ISAC网络用于低空监视，通过成像问题建模和子空间追求算法实现高效低空目标检测。
2026-01-22 cs.IT math.IT
Transformer-aided Wireless Image Transmission with Channel Feedback
本文提出了一种名为DeepJSCC-ViT-f的新型无线图像传输范式，利用块反馈信道模型和单一编码器，结合源图像语义信息、信道状态信息和解码器当前信念，在每个块生成编码符号以细化接收端估计，实现了最先进的传输性能和噪声鲁棒性，并扩展至广播信道。
2024-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Input-Output Relation and Performance of RIS-Aided OTFS with Fractional Delay-Doppler
可重构智能表面（RIS）和正交时频空间（OTFS）调制在最近的无线研究中得到了关注。RIS技术通过将入射电磁波反射到接收器来辅助通信，OTFS调制在高多普勒信道中有效。本文提出了一个早期的研究，在高多普勒信道的RIS辅助OTFS。我们推导出端到端的延迟多普勒（DD）域的输入输出关系的RIS辅助OTFS系统，考虑矩形脉冲和分数延迟多普勒值。我们还考虑了一种用于RIS辅助OTFS的Zak接收机，该接收机使用Zak变换将接收到的时域信号一步转换到DD域，并推导出其端到端输入输出关系。我们的仿真结果表明，$i)$ RIS辅助的OTFS性能优于没有RIS的OTFS，$ii)$ Zak接收机性能优于两步接收机，和$iii)$ RIS辅助的OTFS相比，RIS辅助的OFDM实现了更好的性能。
2022-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
A Framework for Transmission Design for Active RIS-Aided Communication with Partial CSI
主动可重构智能表面（RIS）最近被提出来补偿传统的被动RIS辅助系统的严重乘性衰落效应。有源RIS的每个反射元件由放大器辅助，使得入射信号可以被反射和放大，而不是像在无源RIS辅助系统中那样仅被反射。这项工作解决了实际的挑战，一方面，在有源RIS辅助系统中，由于在有源RIS处缺乏信号处理能力，无法获得RIS辅助信道的完美的个体CSI，但是另一方面，需要该CSI来计算收发器设计所需的预期系统数据率和RIS发射功率。为了解决这个问题，我们首先推导出封闭形式的表达式的平均可达速率和平均RIS发射功率的基础上的部分CSI的RIS辅助信道。然后，我们制定了一个平均可实现的速率最大化问题，共同优化在基站（BS）和RIS的主动波束成形。这个问题，然后解决使用优化-最小化（MM）算法框架，并且，对于每次迭代，半封闭形式的解决方案的BS和RIS波束形成的基础上的Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件。为了保证每个用户的服务质量（QoS），我们进一步提出了速率中断约束波束形成问题，并利用Bernstein型不等式（BTI）和半定松弛（SDR）技术求解该问题。数值结果表明，所提出的算法可以有效地克服主动RIS辅助无线系统中不完美CSI所带来的挑战。
2023-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
Physics-Compliant Modeling and Scaling Laws of Multi-RIS Aided Systems
本研究通过多端口网络理论为多RIS辅助系统建立了物理合规的信道模型，推导了信道增益缩放定律，揭示了其与忽略结构散射的传统模型间随RIS数量和元素数量变化的显著差异。
2024-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Bi-objective Optimization of Information Rate and Harvested Power in RIS-aided SWIPT Systems
研究了可重构智能表面（RIS）辅助的多输入单输出下行无线网络（SWIPT）中同时优化信息速率和功率的问题。波束成形向量、RIS反射系数和功率分配比在最大功率约束、最小收获功率约束和RIS反射系数的实际约束下联合优化。一个实用的算法是通过交替优化，顺序优化和定价为基础的方法的相互作用。数值结果表明，部署RIS可以显着提高信息率和收获的功率量。
2022-04-24 cs.IT eess.SP math.IT
