Covert Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface Assisted IoT Networks
在本文中，我们考虑了智能反射面（IRS）辅助物联网（IoT）网络的隐蔽波束形成设计，其中Alice利用IRS隐蔽地向Bob发送消息而不被Willie识别。我们调查的联合波束形成器的设计爱丽丝和IRS最大限度地提高鲍勃的隐蔽率时，威利的信道状态信息（WCSI）的知识是完美的和不完美的爱丽丝，分别。对于前一种情况，我们开发了一个隐蔽波束形成器的完美的隐蔽约束下，应用半定松弛。对于后一种情况，推导了Willie的最优判决门限，并分析了虚警概率和漏检概率。此外，我们利用Kullback-Leibler发散的性质，开发基于松弛，S-引理和交替迭代方法的鲁棒波束形成器。最后，数值实验评估所提出的隐蔽波束形成器的设计和鲁棒波束形成器的设计的性能。
2021-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Joint Multi-cell Optimization of IRS Parameters with Linear Precoders
我们提出了分布式的方法，共同优化智能反射表面（IRS）的相移和波束形成器在蜂窝网络。所提出的方案只需要小区内的训练序列和相应的接收信号的知识，而没有显式的信道估计。相反，SINR目标经由样本均值估计并直接最大化。这自动地包括并减轻小区间干扰和小区间干扰，只要上行链路训练跨小区同步。不同的计划被认为是限制了一组已知的训练序列的干扰。对于MIMO链路，迭代同步双向训练方案与波束形成器和组合器联合优化IRS参数。仿真结果表明，所提出的分布式方法显示出适度的性能下降相比，集中式信道估计方案，估计和交换小区之间的所有交叉信道，并执行显着优于信道估计方案，忽略了小区间干扰。
2021-10-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Active and Passive Beamforming Design for IRS-aided MIMO ISAC Based on Sensing Mutual Information
本文研究IRS辅助MIMO ISAC系统，旨在最大化感知互信息，并针对LoS和Rician衰落两种信道情况分别提出联合主动与被动波束成形设计的迭代算法。
2025-04-02 eess.SP
Secure Beamforming Design for IRS-ISAC Systems with a Hardware-Efficient Hybrid Beamforming Architecture
Tianfu Jiangxi Laboratory（天府江西实验室）
本文提出了一种基于硬件高效混合波束成形架构的IRS-ISAC系统安全波束成形方法，通过联合优化波束成形器、IRS反射系数和雷达缩放因子，最大化通信保密间隙，提升系统性能与硬件成本的平衡。
2025-11-24 eess.SP
Joint Active and Passive Beamforming Design for IRS-Aided Radar-Communication
本文研究了一种智能反射面辅助雷达通信系统（Radcom），利用智能反射面辅助雷达通信基站（BS）实现通信信号和雷达信号的联合传输，实现对通信用户的服务和对目标的跟踪。本文的目的是通过联合优化有源波束形成器，包括通信波束形成器和雷达波束形成器，在Radcom BS和在IRS的相移，受通信用户所需的最小信号干扰噪声比（SINR），雷达所需的最小SINR，和互相关图案设计，以最小化在Radcom BS的总发射功率。特别是，我们考虑两种情况下，即情况I和情况II，基于存在或不存在的雷达互相关设计和干扰的IRS上的Radcom BS。对于不考虑互相关设计和干扰的情况I，证明了不需要专用雷达信号，从而大大降低了实现复杂度，简化了算法设计。然后，提出了一种基于惩罚的算法来解决由此产生的非凸优化问题。而对于考虑互相关设计和干扰的情况II，我们揭示了一般需要专用雷达信号来提高系统性能。由于所得到的优化问题是更具有挑战性的解决相比，情况I，半定松弛（SDR）的交替优化（AO）算法提出。仿真结果验证了所提算法的有效性，也表明了所提方案优于各种基准方案。
2022-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Active and Passive Beamforming for IRS-Assisted Radar
智能反射面（IRS）由于其控制信号传播的能力而被认为是未来无线通信的一种有前途的技术。研究了在杂波环境中部署多个红外辐射源对多个目标进行辅助监视的红外辅助雷达的主被动联合波束形成问题。具体而言，我们的目标是最大限度地提高最小目标照明功率在多个目标位置，通过联合优化的有源波束形成器在雷达发射机和被动相移矩阵在IRS，受杂波功率在每个杂波散射体的上限。由此产生的优化问题是非凸的，并与半定松弛（SDR）的顺序优化过程解决。仿真结果表明，IRS可以帮助创建有效的视线（LOS）路径，从而大大提高了雷达对目标阻塞的鲁棒性。
2021-08-09 eess.SP
Secrecy Rate Maximization for UAV-Mounted Six-Dimensional Movable IRS-Assisted ISAC Systems
School of Cyber Science and Engineering, Southeast University（东南大学网络空间安全学院）；Chien-Shiung Wu College, Southeast University（东南大学钱伟长学院）
针对低空ISAC系统的物理层安全局限，提出无人机搭载六维可移动IRS辅助的ISAC系统，采用三模块交替优化框架联合优化多变量，大幅提升保密速率。
2026-08-21 eess.SP
An Analysis on Rate-Splitting Multiple Access for IRS Aided 6G Communication
将智能反射面（IRS）和速率分离多址接入（RSMA）相结合是提高下一代（超5G（B5 G）和6 G）无线网络频谱/能量效率的有效解决方案。在本文中，我们研究了一种基于速率分裂（RS）的传输技术的IRS辅助通信网络，涉及附近和小区边缘用户。特别是，我们得到了一个新的架构称为IRS-RS，利用RS和IRS之间的相互作用，以最大限度地提高加权和速率（WSR）的用户通过选择在IRS的反射系数和设计波束形成器在基站（BS）的功率约束下，在每个用户的服务质量（QoS）和有限的分辨率在IRS。为了解决非凸WSR最大化问题，我们提出了一个交替的算法，并比较其性能与基线非正交多址接入（NOMA）为基础的传输的IRS辅助通信网络的完美和不完美的CSIT的情况下。通过数值结果，它表明，建议的IRS-RS架构产生更好的QoS相对于小区边缘的用户相比，IRS-NOMA传输方案。
2021-06-05 eess.SP
A Novel SCA-Based Method for Beamforming Optimization in IRS/RIS-Assisted MU-MISO Downlink
在这封信中，我们考虑的基本问题，联合设计的发射波束形成器和智能反射表面（IRS）/可重构智能表面（RIS）的相移，以最大限度地减少发射功率，在个人用户的服务质量的限制，在IRS辅助的多用户多输入单输出下行链路通信系统。特别是，我们提出了一种新的连续凸逼近的二阶锥规划方法，其中所有的优化变量同时更新，在每次迭代。我们提出的方案实现了卓越的性能相比，最先进的基准解决方案。此外，所提出的方案的复杂度是$O(N_{\mathrm s}^{3.5})$，而最先进的基准方案的复杂度是$O(N_{\mathrm s}^{7})$，其中$N_{\mathrm s}$表示IRS处的反射元件的数量。
2022-11-19 eess.SP
Multi-IRS-assisted Multi-Cell Uplink MIMO Communications under Imperfect CSI: A Deep Reinforcement Learning Approach
Purdue University（普渡大学）；University of Kansas（堪萨斯大学）
智能反射面（IRSs）在无线网络中的应用近年来引起了广泛的关注。大多数相关文献集中在单个小区设置上，其中部署单个IRS并且假设完美的信道状态信息（CSI）。在这项工作中，我们开发了一种新的方法，多IRS辅助多小区网络的上行链路。我们考虑的场景中，（i）信道是动态的，（ii）只有部分CSI是在每个基站（BS）可用;具体地说，标量有效信道功率仅来自一个子集的用户设备（UE）。我们制定的总和速率最大化问题，旨在联合优化的IRS反射波束成形器，BS组合器，和UE的发射功率。在将其视为顺序决策问题时，我们提出了一种多代理深度强化学习算法来解决它，其中每个BS充当独立代理，负责调整本地UE发射功率，本地IRS反射波束成形器及其组合器。我们引入了一个有效的信息共享计划，需要有限的信息交换相邻BS之间，以应付由多个BS采取的行动的耦合所造成的非平稳性。我们的数值结果表明，我们的方法获得了实质性的改善，平均数据速率相比，基线的方法，例如，固定UE发射功率和最大比率组合。
2021-04-01 cs.AI cs.LG cs.MA
Sum-Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink Systems with Self-sustainable IRS
本文研究了多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信辅助下的自我可持续的智能反射表面（IRS），它可以收获的功率从接收到的信号。我们研究了联合设计的波束形成器在接入点（AP）和相移和功率收获时间表在IRS最大化的系统和速率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到IRS元件的能力，收获无线功率实现自我可持续性。随后，我们提出了一个计算效率高的交替算法，以获得一个次优的解决方案的设计问题。仿真结果表明：在IRS辅助系统中，系统和速率与系统自维持能力之间存在一个非平凡的折衷关系;随着IRS单元数目的增加，系统性能得到改善;采用小比特分辨率的离散移相器的IRS，在连续相移的情况下，系统和速率足以达到理想情况下的可观值。
2020-05-24 cs.IT eess.SP math.IT
Maximum-Rate Optimization of Hybrid Intelligent Reflective Surface and Relay Systems
我们考虑一个无线通信系统，其中的发送源是由一个可重构的智能反射表面（IRS）和解码和转发半双工中继（混合IRS中继方案）与目的地接收器进行通信的协助。所有设备都配备了多个天线，传输分两个阶段进行。在阶段1中，源使用块对角化将发送消息拆分成两个子消息，分别发送到目的地和中继，以避免干扰。这两种传输都将受益于IRS。在阶段2中，中继器重新编码接收到的子消息并将其转发（仍然通过IRS）到目的地。我们优化的功率分配，波束形成器，并在这两个阶段的IRS的配置，以最大限度地提高在目的地的可实现的速率。我们比较了所提出的混合方法与其他计划（有/无中继和IRS），并确认，高数据速率的混合计划的最佳IRS配置的情况下实现。
2021-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
Resource Allocation for IRS-Enabled Secure Multiuser Multi-Carrier Downlink URLLC Systems
安全的超可靠低延迟通信（URLLC）最近已经研究了有限块长度（FBL）制度的基本限制。分析表明，当窃听者超过BS天线或享有更有利的信道条件相比，合法用户，基站（BS）的发射功率应过度增加，以满足服务质量（QoS）的约束。阴影和/或阻塞等由电子束引起的损伤也构成了类似的挑战。这些实际考虑可能会极大地限制FBL机制中的安全URLLC性能。智能反射表面（IRS）的部署可以赋予这种系统急需的弹性和鲁棒性，以满足严格的延迟、可用性和可靠性要求。针对这一问题，提出了IRS平台与安全URLLC网络的联合设计方案。我们通过同时设计波束形成器和人工噪声在BS和在IRS的相移，同时保证所需的安全传输位数与所需的数据包错误概率，信息泄漏，和最大的负担得起的延迟，最大限度地减少总BS的发射功率。所提出的优化问题是非凸的，我们采用块坐标下降和逐次凸逼近迭代求解一系列凸子问题。所提出的算法收敛到一个次优的解决方案，在几次迭代，并实现了大量的节能和鲁棒性相比，基线计划。
2021-11-27 eess.SP
Intelligent Reflecting Surface Enabled Sensing: Cramér-Rao Bound Optimization
本文研究了IRS辅助的NLoS无线感知，联合设计AP发射和IRS反射波束成形以最小化估计误差的CRB，分别推导出点目标和扩展目标的最优解，数值结果表明其均方误差性能优于传统方案。
2022-07-12 cs.IT eess.SP math.IT
Precoding and Beamforming Design for Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Hybrid Secure Spatial Modulation
智能反射面（IRS）是一种由大量低成本、参数可重构的无源器件组成的无线通信新兴技术，能够反射具有一定相移的信号，能够构建可编程的通信环境。为了避免空间调制（SM）中的高硬件开销和能量消耗，提出了一种基于混合预编码器的IRS辅助混合安全SM（SSM）系统。为了提高安全性能，我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高保密率（SR），通过联合优化IRS和混合预编码在发射机的波束成形。考虑到SR没有封闭形式的表达，近似SR（ASR）的表达式推导出的目标函数。为了提高超分辨率性能，提出了三种IRS波束形成方法：IRS交替方向乘法器法（IRS-ADMM）、IRS块坐标上升法（IRS-BCA）和IRS半定松弛法（IRS-SDR）。对于混合预编码设计，提出了近似保密率逐次凸近似（ASR-SCA）方法和截止率梯度上升（COR-GA）方法。仿真结果表明，所提出的IRS-SDR和IRS-ADMM波束形成器收获了实质性的SR性能增益IRS-BCA。特别是，IRS-ADMM和IRS-BCA与IRS-SDR相比，在性能损失较小的情况下，具有较低的复杂度。对于混合预编码，所提出的ASR-SCA在高发射功率区域的性能优于COR-GA。
2023-02-15 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
Robust and Secure Sum-Rate Maximization for Multiuser MISO Downlink Systems with Self-sustainable IRS
本文研究了一种可自我维持的智能反射表面（IRS），它可以同时从接收到的信号中反射和收获能量的多用户多输入单输出（MISO）下行链路通信。我们研究了联合设计的波束形成器在接入点（AP）和相移，以及能量收集时间表在IRS最大化系统和速率。该设计被制定为一个非凸优化问题，考虑到IRS元件的无线能量收集能力，安全通信，以及对信道状态信息（CSI）不完善的影响的鲁棒性。随后，我们提出了一个计算效率高的迭代算法，以获得一个次优的解决方案的设计问题。在每次迭代中，采用S-过程和逐次凸逼近来处理中间优化问题。仿真结果表明：（1）在系统总速率和IRS的自维持性之间存在一个非平凡的折衷关系：（2）所提出的方案所获得的性能增益在大量能量收集IRS元件的情况下是饱和的; 3）配备有小比特分辨率离散移相器的IRS足以实现相当大的系统总和-具有连续相移的理想情况的速率。
2021-08-04 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Joint Active-Passive Beamforming Design for IRS-Assisted ISAC Systems
本文针对IRS辅助ISAC系统，提出联合优化基站发射与IRS反射波束成形以最小化发射协方差与雷达波束图距离的算法，并扩展至鲁棒设计，仿真验证了其有效性。
2023-09-02 eess.SP
Multi-IRS-Aided Doppler-Tolerant Wideband DFRC System
本文提出多IRS辅助的宽带DFRC系统，联合利用LoS和NLoS多载波信号，通过交替优化框架设计波束成形，在运动目标和杂波环境下显著提升雷达SINR与目标检测性能。
2023-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Fronthaul Compression and Passive Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-aided Cloud Radio Access Networks
这封信研究了在用户和远程无线电头端（RRH）之间部署多个智能反射表面（IRS）的云无线电接入网络（C-RAN）。具体地，我们考虑上行链路传输，其中每个RRH通过点对点压缩或Wyner-Ziv压缩对从用户接收的信号进行量化，然后通过容量有限的前向链路将量化比特发送到BBU池。为了最大化上行链路和速率，我们联合优化的被动波束形成器的IRS和前端压缩的量化噪声协方差矩阵。提出了一种基于Arimoto-Blahut算法和半定松弛（SDR）的联合前传压缩和无源波束形成设计方法。数值结果表明，所提出的算法实现的性能增益。
2021-04-09 eess.SP
Robust Symbol-Level Precoding and Passive Beamforming for IRS-Aided Communications
研究了多用户多输入单输出（MISO）通信网络中基于智能反射面（IRS）面板的联合波束形成设计。符号级预编码（SLP）被用来提高系统性能，利用多用户干扰（MUI）与有限的信道不确定性的考虑。联合波束形成设计被配制成一个非凸的最坏情况下的鲁棒规划，以最小化发射功率的信噪比（SNR）的要求。为了解决由于恒模和波束形成器的耦合的挑战，我们首先研究了单用户的情况。具体来说，我们提出并比较两种算法的基础上半定松弛（SDR）和交替优化（AO）的方法，分别。结果表明，基于AO的算法具有低得多的计算复杂性，但具有与基于SDR的算法几乎相同的功率。然后，我们应用AO技术的多用户的情况下，从而开发了一个算法的基础上的近端梯度下降（PGD）方法。该算法可以推广到有限分辨率IRS的情况下，从发射机到用户的直接链路的场景。数值结果表明，SLP可以显着提高系统的性能。同时，3位移相器可以实现接近最佳的功率性能。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Intelligent Reflecting Surface: A Programmable Wireless Environment for Physical Layer Security
在本文中，我们介绍了一个智能反射表面（IRS）提供一个可编程的无线环境的物理层安全。通过调整反射系数，IRS可以改变入射电磁波的衰减和散射，使得它可以以期望的方式朝向预期的接收器传播。具体来说，我们考虑一个下行链路多输入单输出（MISO）广播系统，其中基站（BS）发送独立的数据流到多个合法的接收器，并保持他们的秘密从多个窃听者。通过联合优化的波束形成器在BS和反射系数在IRS，我们制定了一个最小的保密率最大化问题的反射系数的各种实际约束下。约束条件捕获了反射元件的连续和离散反射系数的情况。由于制定的问题的非凸性，我们提出了一个有效的算法交替优化和路径跟踪算法的基础上，以迭代的方式来解决它。此外，我们证明了该算法可以收敛到局部（全局）最优。此外，我们开发了两个次优算法与某些形式的封闭形式的解决方案，以减少计算复杂度。最后，通过仿真验证了所引入的IRS的优点和所提算法的有效性
2019-06-20 eess.SP
Secure Intelligent Reflecting Surface Aided Integrated Sensing and Communication
在本文中，一个智能反射面（IRS）的杠杆作用，以提高物理层的综合传感和通信（ISAC）系统中，IRS部署，不仅有助于多个用户的下行链路通信，但也创建一个虚拟的视线（LoS）的目标感测链路的安全性。特别是，我们考虑一个具有挑战性的情况下，目标可能是一个可疑的窃听者，可能会拦截的通信用户的信息发送的基站（BS）。我们调查的联合设计的相位移在IRS和通信，以及在BS的雷达波束形成器，以最大限度地提高对目标的感测波束方向图增益，受到最大的信息泄漏到窃听目标和最小的信号干扰噪声比（SINR）所需的用户。基于所有用户链路的完整信道状态信息（CSI）的可用性和基站处的准确目标位置，考虑了两种情况，提出了两种不同的优化算法。对于理想的情况下，用户链路的CSI和目标位置是完全已知的BS，提出了一种基于惩罚的算法，以获得高质量的解决方案。特别是，波束形成器获得了半封闭形式的解决方案，使用拉格朗日对偶和IRS相移解决封闭形式，通过应用优化最小化（MM）方法。另一方面，对于更实际的情况下，CSI是不完善的和目标位置是不确定的，一个强大的算法的基础上的$\cal S$ -过程和符号确定性的方法提出。仿真结果表明，该方案在实现通信质量和感知质量之间的权衡的有效性。
2022-07-19 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
Robust Design for Intelligent Reflecting Surfaces Assisted MISO Systems
在这项工作中，我们研究了统计鲁棒波束形成设计的智能反射面（IRS）辅助多输入单输出（MISO）无线系统在不完美的信道状态信息（CSI），其中信道估计误差被假定为加性高斯。我们的目标是联合优化发射/接收波束形成器和IRS相移，以最大限度地减少用户的平均均方误差（MSE）。特别是，为了解决非凸优化问题，开发了一种有效的算法，利用交替优化和优化最小化技术。仿真结果表明，该方法在信道状态信息有误差的情况下仍具有鲁棒的均方误差性能，且性能明显优于传统的非鲁棒方法。
2020-06-12 cs.IT eess.SP math.IT
Robust and Secure Wireless Communications via Intelligent Reflecting Surfaces
在本文中，智能反射表面（IRSs），以提高物理层的安全性，在一个充满挑战的无线电环境。特别是，多天线接入点（AP）必须服务于多个单天线合法用户，这些用户不具有视距通信链路，在存在多个多天线潜在窃听者的情况下，其信道状态信息（CSI）不是完全已知的。从AP发送人工噪声（AN），以故意损害用于安全配置的窃听信道。我们调查的波束形成器和AN协方差矩阵在AP和移相器在IRS的最大化的系统和速率的联合设计，同时限制潜在的窃听者的最大信息泄漏。为此，我们制定了一个强大的非凸优化问题，考虑到不完美的CSI的窃听信道的影响。为了解决优化问题的非凸性，开发了一种有效的算法，利用交替优化，基于惩罚的方法，逐次凸逼近，半定松弛。仿真结果表明，与传统的无IRS的结构相比，IRS可以显著提高系统的保密性能。此外，我们的研究结果揭示，对于物理层的安全性，均匀分布的反射元件之间的多个IRS是最好的部署在一个单一的IRS。
2020-04-20 cs.IT eess.SP math.IT
Active IRS Assisted Joint Uplink and Downlink Communications
本文研究主动IRS辅助的上下行通信系统，通过联合优化基站、AIRS波束成形与元件分配最大化加权和速率，提出三种部署方案并开发交替优化算法，验证了分布式AIRS与动态波束成形的显著优势。
2025-10-11 eess.SP
Beamforming Design for Intelligent Reflecting Surface-Enhanced Symbiotic Radio Systems
研究了智能反射面辅助下的多用户多输入单输出下行共生无线通信系统。不同于现有的方法理想地假设从用户（SU）可以联合解码信息符号从接入点（AP）和IRS通过多用户检测，我们认为一个更实际的SU，只有非相干检测是可用的。为了表征非相干译码性能，推导了一个实用的平均符号出错率（SER）上界。随后，我们共同优化波束形成器在AP和相位移在IRS最大化的平均总和率的主要系统考虑到最大容许SER约束SU。为了规避变量的耦合，我们利用舒尔补，便于设计一个次优波束形成算法的基础上连续凸逼近。仿真结果表明，与各种基准算法相比，该方案在保证次系统译码性能的同时，显著提高了主系统的平均和速率。
2021-10-20 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for Intelligent Reflecting Surface Aided Millimeter Wave MIMO Systems
由于采用毫米波（mmWave）频段的通信系统必须使用大型天线阵列来克服mmWave信号的严重传播损耗，因此混合波束成形已被认为是mmWave通信的组成部分。最近，智能反射表面（IRS）已经被提出作为一种创新技术，其可以通过使用低成本的无源反射元件来显著改善毫米波通信系统的性能。在本文中，我们研究了红外辅助毫米波多输入多输出（MIMO）系统与混合波束形成架构。本文首先利用毫米波信道的稀疏散射结构和大尺度特性，研究了窄带MIMO系统中IRS反射矩阵和混合波束形成器的联合设计。然后，我们将所提出的联合设计推广到宽带MIMO系统与正交频分复用（OFDM）调制，利用频率选择性毫米波信道的角度稀疏。仿真结果表明，所提出的联合设计可以显着提高系统的频谱效率，并实现优于现有设计的性能。
2022-06-27 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming and Transmit Power Design for Intelligent Reconfigurable Surface-aided Secure Spatial Modulation
智能反射面（IRS）是为未来通信系统构建可编程无线环境的一种很有前途的解决方案，其中反射面元件通过无源波束形成以完全可定制的方式引导入射信号。本文提出了一种IRS辅助的安全空间调制（SM）方案，IRS通过调节反射元件的开关状态，同时实现被动波束形成和信息传输。考虑到从发射机到接收机的直接路径信道被障碍物阻挡，通过联合优化IRS处的无源波束形成和发射机处的发射功率，提出了一个最大化平均保密率（SR）的优化问题。由于SR的表达式比较复杂，本文针对传统近似SR（TASR）的表达式推导了一种新的拟合表达式（NASR），该表达式具有更简单的封闭形式，便于后续优化。基于这两个拟合表达式，提出了三种波束形成方法，分别称为最大化逐次凸逼近NASR（Max-NASR-SCA）、最大化双上升NASR（Max-NASR-DA）和最大化半定松弛TASR（Max-TASR-SDR），以提高SR性能。此外，基于上述两种近似SR表达式，提出了两种发射功率设计（TPD）方法，称为Max-NASR-TPD和Max-TASR-TPD。仿真结果表明，提出的Max-NASR-DA和Max-NASR-SCA IRS波束形成器收获了显着的SR性能增益比Max-TASR-SDR。对于TPD，建议的Max-NASR-TPD性能优于Max-TASR-TPD。特别地，Max-NASR-TPD具有封闭形式的解。
2021-10-22 cs.IT eess.SP math.IT
Learning to Reflect and to Beamform for Intelligent Reflecting Surface with Implicit Channel Estimation
智能反射面（IRS）由大量可调谐反射元件组成，能够智能地将来自基站（BS）的电磁波反射到用户，从而改善蜂窝网络中的无线传播环境。然而，IRS处的移相器的最佳调谐是一个具有挑战性的问题，因为由于反射元件的无源性质，难以直接测量IRS、BS和用户之间的信道。而不是按照传统的范例，首先估计的信道，然后优化系统参数，本文主张一种机器学习的方法，能够直接优化波束形成器在BS和在IRS的反射系数的基础上的系统目标。这是通过使用深度神经网络来参数化从接收到的导频（加上任何附加信息，例如用户位置）到优化的系统配置的映射，以及通过采用置换不变/等变图神经网络（GNN）架构来捕获蜂窝网络中不同用户之间的交互来实现的。仿真结果表明，与传统的基于显式信道估计的方法相比，所提出的基于隐式信道估计的方法具有可推广性、可解释性，并且可以有效地从更少的导频中学习最大化和速率或最小速率目标。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Power Minimization in Intelligent Reconfigurable Surface-Aided Security Classification Wireless Communications System
用户隐私保护被认为是无线网络中的一个关键问题，这推动了对各种安全信息交互技术的需求。本文介绍了一种智能反射面（IRS）辅助的安全分级无线通信系统，该系统通过对具有不同安全要求的用户进行分级，降低了基站的发射功率。具体来说，我们将用户分为保密用户的安全通信需求和一般通信用户的简单通信需求。在通信期间，我们在保证一般通信用户的服务质量的同时，保证保密用户的保密速率，从而降低基站的发射功率。为了实现这种安全和绿色的信息传输，BS对叠加有人工噪声（AN）的传输信号实施波束成形设计，然后在IRS反射的帮助下将其广播给用户。我们开发了一个交替的优化框架，以最大限度地减少BS下行链路功率相对于BS的主动波束形成器，在BS的AN矢量，和IRS的反射相移。提出了一种逐次凸逼近（SCA）方法，将非凸波束形成问题转化为凸形式。仿真结果表明，该算法具有较好的收敛性，与最佳基准方案相比，发射功率可降低20%.
2022-06-11 cs.IT eess.SP math.IT
