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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
RIS-aided secure communications over Fisher-Snedecor $\mathcal{F}$ Fading Channels
本文研究RIS辅助无线通信系统在Fisher-Snedecor F衰落信道下的物理层安全性能，推导了SOP和ASC的闭式表达式并分析其渐近行为，通过蒙特卡洛仿真验证了RIS对保密性能的改善作用。
2023-04-13 cs.IT math.IT
STAR-RIS-Aided Cell-Free Massive MIMO with Imperfect Hardware
本文研究了存在硬件缺陷的STAR-RIS辅助无小区大规模MIMO系统，推导了MMSE信道估计、信道容量下界及MR预编码的下行遍历频谱效率闭式表达式，并证明其性能优于传统系统。
2024-08-26 cs.IT math.IT
Performance Analysis of RIS-aided MISO Systems with EMI and Channel Aging
该研究针对存在EMI和信道老化的RIS辅助MISO系统，推导MRT预编码下下行SE闭式表达式，经仿真验证了莱斯视距分量、EMI、RIS单元数量与尺寸等因素对系统性能的影响，明确RIS可补偿信道老化带来的SE损失。
2024-05-15 cs.IT math.IT
Two-Way Passive Beamforming Design for RIS-Aided FDD Communication Systems
可重构智能表面（RIS）能够通过低成本的反射元件提供被动波束形成增益，从而提高无线链路质量。这项工作考虑了双向无源波束形成设计在RIS辅助频分复用（FDD）系统中的RIS反射系数是相同的下行链路和上行链路，并应同时优化两个方向。我们制定了一个联合优化的发射/接收波束形成器在基站（BS）和RIS反射系数。目标是最大化下行链路和上行链路速率的加权和，其中加权参数是可调整的，以获得不同的可实现的下行链路-上行链路速率对。我们开发了一个有效的流形优化算法，以获得一个稳定的解决方案。为了比较，我们还介绍了两种启发式设计的基础上单向优化，即分时和相位平均。仿真结果表明，提出的基于流形的双向优化设计显着扩大了可实现的下行链路和上行链路的速率区域相比，两种启发式设计。它也表明，相位平均是优于分时RIS元素的数量是大时。
2021-01-25 cs.IT 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
Reconfigurable Intelligent Surfaces Aided Multi-Cell NOMA Networks: A Stochastic Geometry Model
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。利用随机几何方法研究了下行链路RIS辅助NOMA网络。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簇过程（PCP）模型，从理论上证明了入射角和反射角是均匀分布的。此外，我们推导出封闭形式的分析和渐近表达式的覆盖概率的配对NOMA用户。最后，我们推导了两个配对NOMA用户的遍历速率的解析表达式，并计算了典型用户的渐近表达式。分析结果表明：（1）当RIS长度增加时，可达速率达到一个上限;（2）利用RIS可以在不影响带宽的情况下提高路径损耗截距，从而提高系统性能。我们的研究结果表明：1）RIS辅助NOMA网络具有优于传统的NOMA网络的性能，2）在NOMA系统中的SIC顺序可以改变，因为RIS能够改变NOMA用户的信道质量。
2020-08-17 cs.IT math.IT
Joint Precoding and Phase-Shift Optimization for Beyond-Diagonal RIS-Aided ISAC System
School of Information Science and Engineering, Shandong University（山东大学信息科学与工程学院）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）
本文研究了超对角RIS辅助多用户ISAC系统优化问题，通过联合预编码和相移优化提升通信与感知性能。
2026-03-16 cs.IT 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
Cost-Efficient RIS-Aided Channel Estimation via Rank-One Matrix Factorization
可重构智能表面（RIS）由大量Meta元素组成，可以提高未来无线通信系统的性能。现有的RIS辅助信道估计方法试图直接估计级联信道，特别是当RIS的元素数量非常大时，会产生很高的计算和训练开销。在本文中，我们提出了一种成本有效的信道估计方法，通过秩一矩阵分解（MF）。具体地，如果在基站（BS）附近采用RIS，则发现RIS辅助信道可以被分解为低维矩阵的乘积。为了估计这些分解矩阵，我们提出交替最小化和梯度下降的方法来获得近最优解。与直接估计级联信道相比，所提出的MF方法大大减少了训练开销。最后，数值仿真验证了所提MF方法的有效性.
2021-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
Accurate Closed-Form Approximations to Channel Distributions of RIS-Aided Wireless Systems
本文提出了两种不同的可重构智能表面（RIS）的无线系统设置，即，双跳RIS辅助（RIS-DH）计划和RIS辅助发送（RIS-T）计划的信道分布的高精度的封闭形式近似。与以前的工作不同的是，所提出的近似对于任意数量的反射元表面的元素$N$显示出非常紧密。我们的研究结果，然后应用到所考虑的系统，其中的中断概率，出错率，和平均信道容量的性能分析。结果表明，RIS-DH和RIS-T方案可实现的分集阶数$G_d$分别为$N-1<G_d<N$和$N$。此外，它揭示了这两种方案不能提供复用增益，只有分集增益实现。对于RIS-DH方案，信道类似于仅具有一个自由度的锁孔多输入多输出（MIMO）信道，而RIS-T方案类似于发射分集结构。
2020-07-10 cs.IT cs.PF 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
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
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
Analytical Characterization of Coverage Regions for STAR-RIS-aided NOMA/OMA Communication Systems
本文在能量分裂协议下解析表征了STAR-RIS辅助双用户下行链路系统的覆盖区域，证明STAR-RIS可扩大覆盖且NOMA性能优于OMA。
2023-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Physics-Compliant Modeling and Scaling Laws of Multi-RIS Aided MIMO Systems
本研究通过多端口网络理论为多RIS辅助MIMO系统建立物理一致的信道模型，揭示其与忽略结构散射的常用模型存在显著差异，且该差异随RIS数量和多径丰富度增大，并可能导致信道增益严重损失。
2025-10-25 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
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
Secrecy Performance Analysis of RIS-aided Communication System with Randomly Flying Eavesdroppers
在这封信中，我们分析了可重构智能表面（RIS）辅助通信系统的保密性能与空间随机无人机（UAV）作为窃听器。考虑了基站（BS）配置单天线和多天线的情况，推导了合法用户和窃听者的信噪比（SNR）的解析表达式，并通过一种有效的计算方法进行了近似。仿真结果验证了解析表达式和近似表达式的正确性，并显示了RIS部署的安全增强效果。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Analysis and Rate Maximization Design in RIS-Aided Uplink Multi-User MIMO
可重构智能表面（RIS）由于其同时实现高光谱效率和能量效率的潜力，近年来引起了人们的广泛关注。本文主要研究了在RI辅助的多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，如何设计有效的传输方法来最大化上行链路的总吞吐量。为了提供一个有见地的基础，信道容量的RI辅助MU-MIMO的理论分析。然后，传统的传输方案的基础上正交多址作为基线。从信息论的角度，我们提出了两个新的方案，即，\textit{joint transmission}基于二次优化问题的半定松弛，\textit{opportunistic transmission}依赖于最佳用户选择。通过仿真结果证明了所提出的方案在可实现的速率方面优于传统方案。
2023-03-16 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
Channel Estimation for RIS-Aided mmWave MIMO Channels
可重构智能表面（RIS）可以通过被动地改变入射电磁波的方向来塑造无线电传播。RIS的最佳控制需要经由RIS连接基站（BS）和移动站（MS）的所有链路的完美的信道状态信息（CSI）。因此，需要在BS/MS处的信道（参数）估计和相关的消息反馈机制。本文针对RI辅助的毫米波（mmWave）MIMO信道，采用一种两阶段信道估计方案，利用迭代重加权的方法依次估计信道参数。我们评估的平均频谱效率（SE）和RIS波束形成增益的建议方案，并证明它实现了高分辨率的估计与平均SE与完美的CSI。
2020-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
User Selection for Simple Passive Beamforming in Multi-RIS-Aided Multi-User Communications
研究了多个可重构智能表面（RIS）辅助下的无线系统中多用户下行信号传输。在这样的多RIS、多用户、多天线场景中，确定RIS相移的集合以最大化总吞吐量变得棘手。因此，我们提出了一种新的方案，可以大大简化被动波束形成的优化。通过机会主义地选择具有最佳信道条件的用户作为系统中唯一的有源发射机，它退化为单用户无源波束成形，其中两种方法，即，基于半定松弛方法和交替优化的联合优化是适用的。通过Monte-Carlo仿真证明了该方案的优越性。
2023-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Max-Min Data Rate Optimization for RIS-aided Uplink Communications with Green Constraints
基于可重构智能反射面（RIS）的智能无线电环境是近年来的研究热点。我们提出了一个联合优化策略波束成形，RIS阶段，功率分配，以最大限度地提高上行链路RIS辅助通信系统的最小SINR。用户受到对其发射功率的约束。我们推导出一个封闭形式的表达的波束形成向量和几何规划为基础的解决方案的功率分配。我们还提出了两种解决方案，用于优化在RIS的相移，一个基于矩阵提升方法和一个使用最小函数的近似。我们还提出了一个启发式算法优化量化相移值。所提出的算法具有实际意义的最大允许电磁场暴露的约束系统。例如，考虑$24$ -单元RIS、$12$ -天线BS和$6$用户，数值结果表明，与具有随机RIS相位的方案相比，所提出的算法在最小SINR方面实现接近$300 \%$的增益。
2022-07-30 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
STAR-RIS-UAV Aided Coordinated Multipoint Cellular System for Multi-user Networks
本文研究了STAR-RIS-UAV辅助的多用户网络多点协作蜂窝系统，通过设计迭代方法同时优化ES和MS协议下的波束成形与收发系数矩阵以最大化系统总速率，显著提升了通信性能与部署灵活性。
2023-05-22 cs.IT eess.SP math.IT
Active 3D Double-RIS-Aided Multi-User Communications: Two-Timescale-Based Separate Channel Estimation via Bayesian Learning
双可重构智能表面（RIS）是一种很有前途的技术，与单RIS技术相比，实现了实质性的增益改善。然而，在双RIS辅助系统中，准确的信道估计比在单RIS辅助系统中更具挑战性。该工作解决了基于有源RIS架构的基于双RIS的信道估计问题，其中仅具有一个射频（RF）链。由于慢时变信道，即，BS-RIS 1、BS-RIS 2和RIS 1-RIS 2信道可以用有源RIS结构获得，提出了一种新的多用户双时标信道估计协议以最小化导频开销。首先，我们提出了一个上行训练方案的慢时变信道估计，它可以有效地解决双反射信道估计问题。针对信道的稀疏性，提出了一种低复杂度的基于奇异值分解多测量向量压缩感知（SVD-MMV-CS）框架和基于视距（LoS）辅助的离网MMV期望最大化的广义近似消息传递（M-EM-GAMP）算法，用于信道参数恢复。针对快速时变信道估计问题，基于估计的大时标信道，提出了一种测量-增强-估计（MAE）框架来降低导频开销，并对导频开销和计算复杂度进行了综合分析。最后，仿真结果表明，我们提出的多用户两时标估计策略和低复杂度的贝叶斯CS框架的有效性。
2022-11-29 cs.IT eess.SP math.IT
MSE-Based Transceiver Designs for RIS-Aided Communications With Hardware Impairments
由于固有的硬件损伤，在可重构智能表面（RIS）上精确配置反射元件的相移具有挑战性。本文研究了在具有收发机干扰和RIS相位噪声的情况下，RIS辅助的单用户多输入多输出（MIMO）通信系统的均方误差（MSE）性能。我们的目标是联合优化发射预编码器，线性接收均衡器，和RIS反射矩阵，以最大限度地减少MSE。为了解决这个问题，提出了一种迭代算法，其中波束形成矩阵交替优化。具体而言，对于波束形成优化子问题，我们推导出最佳预编码器和均衡器矩阵的封闭形式的表达。然后，对于相移优化子问题，提出了一种基于优化最小化（MM）方法的有效算法。仿真结果表明，所提出的基于MSE的RIS辅助收发器方案显着优于传统的系统算法，不考虑HI在收发器和RIS。
2022-08-16 cs.IT eess.SP math.IT
Active RIS-Aided Massive MIMO Uplink Systems with Low-Resolution ADCs
本文研究了具有低分辨率ADC的主动RIS辅助多用户上行大规模MIMO系统，推导了总可达速率的闭式近似表达式，并提出基于遗传算法优化RIS相移，结果表明主动RIS性能显著优于被动RIS。
2024-04-22 cs.IT eess.SP math.IT
Localization-based OFDM framework for RIS-aided systems
Aalborg University（奥尔堡大学）；Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）
本文提出一种融合OFDM与RIS技术的框架，利用RIS辅助通信获取的定位信息，实现用户复用的鲁棒分配策略，提升信道估计传输方法的有效性。
2023-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
Triple-Structured Compressive Sensing-based Channel Estimation for RIS-aided MU-MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）被认为是5G之后的潜在技术，并引起了巨大的研究关注。然而，由于级联信道中的参数数量过多，在RI辅助系统中的信道估计仍然是一个关键的挑战。现有的基于压缩感知（CS）的RIS估计方案仅采用不完全稀疏性，这会导致冗余导频消耗。在本文中，我们利用级联通道的特定三重结构稀疏性，即，公共列稀疏度、偏移补偿后的结构化行稀疏度和所有用户之间的公共偏移。在此基础上提出了一种新的多用户联合估计算法。仿真结果表明，我们的方法可以显着减少导频开销在两个CDMA和UPA场景。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
A Low-Complexity Beamforming Design for Beyond-Diagonal RIS aided Multi-User Networks
针对超越对角可重构智能表面（BD-RIS）辅助多用户网络，提出闭式无源波束成形解及两阶段联合有源/无源波束成形框架，以低复杂度提升和速率。
2023-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of RIS-Aided NOMA Networks in $α-μ$ & $κ-μ$ Generalized Fading Channel
本文在α-μ和κ-μ广义衰落信道下比较RIS辅助NOMA与传统NOMA的性能，并证明常见衰落分布为其特例。
2023-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Passive Beamforming in RIS-Aided Communications With Q-Learning
本文针对无CSI条件下的RIS辅助通信，提出基于Q学习的自适应无源波束赋形策略，将配置搜索建模为随机最短路径问题，以最小化寻找最优RIS配置所需的测试次数。
2025-05-02 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
Energy Efficiency in RIS-Aided Wireless Networks: Active or Passive RIS?
这项工作解决了无线网络中的主动和被动RISs之间的比较，参考系统的能源效率（EE）。为了证明收敛和计算友好的EE最大化算法的开发，优化反射系数的RIS，发射功率，和线性接收滤波器。数值结果表明，所提出的方法的性能和讨论的工作点，其中主动或被动RISs应首选从节能的角度来看。
2023-03-08 cs.IT eess.SP 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
Hierarchically Structured Matrix Recovery-Based Channel Estimation for RIS-Aided Communications
针对RIS辅助毫米波MIMO通信中高维信道估计难题，本文将信道估计建模为层次结构化矩阵恢复问题，提出低复杂度消息传递算法，仿真表明其性能接近理论极限。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
