On the physical layer security capabilities of reconfigurable intelligent surface empowered wireless systems
针对RIS赋能无线系统，将各链路建模为MG随机变量，推导零保密容量概率、信息泄露概率及完整/部分CSI下的平均保密速率。
2023-08-19 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
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered THz Communication in LEO Satellite Networks
低地球轨道（LEO）卫星网络的革命将带来其通信模式的变化，并从经典的双通道架构转向更复杂的网络平台。由于微电子学和微系统的技术进步，太赫兹（THz）波段由于其高数据率的前景而成为卫星间链路（ISL）的强有力的候选者。然而，THz波段的传播条件需要通过利用可重构智能表面（RIS）来正确建模和控制，以充分发挥其潜力。在这项工作中，我们首先提供了一个评估的太赫兹波段的ISL的使用，并量化的误差性能的失调衰落的影响。然后，为了补偿与高载波频率相关的高路径损耗，并进一步提高信噪比（SNR），我们建议使用安装在相邻卫星上的RIS来实现信号传播。基于数学分析的问题，我们提出了出错率表达式的RIS辅助ISL失调衰落。此外，数值结果表明，RIS可以利用太赫兹ISL的出错率性能和可实现的容量。
2022-11-19 cs.IT eess.SP math.IT
Present and Future of Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Communications
近年来，信号处理和通信社区见证了许多令人兴奋的通信技术的兴起。值得注意的示例包括替代波形、大规模多输入多输出（MIMO）信令、非正交多址（NOMA）、联合通信和感测、稀疏向量编码、索引调制等。6G无线网络将不可避免地需要重新思考无线通信系统和技术，特别是在物理层（PHY），考虑到随着具有不同应用的5G无线网络的发展，蜂窝行业达到了另一个重要的里程碑。在这个角度来看，本文旨在阐明新兴的概念，可重构智能表面（RIS）授权的通信到6G无线网络。软件定义的RIS可以有效地操纵它们的冲击信号，以提高某些关键性能指标。我们讨论了该领域的最新发展，并提出了有前途的候选人为未来的研究和发展。具体来说，我们把重点放在主动，发射器型，透射反射，和独立的RIS，通过讨论他们的优点和缺点相比，反射RIS设计。最后，我们还设想了一个最终的RIS架构，它能够动态地调整其操作模式，并引入了面向6G无线网络的RIS上的PHY切片的新概念。
2021-08-17 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Full Duplex Systems: Opportunities and Challenges
本文提出利用STAR-RIS的透射与反射功能分别增强FD系统传输容量和消除自干扰，通过仿真比较两种类型性能，并验证深度学习优化算法的优越性，为6G无线通信提供新方案。
2024-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Device-to-Device Communication Underlaying Cellular Networks
可重构智能表面（RIS）是实现频谱、能量和成本高效的无线网络的一项新的革命性技术。本文研究了蜂窝网络下的RIS授权的设备到设备（D2 D）通信的资源分配，其中RIS用于增强期望信号并抑制配对的D2 D和蜂窝链路之间的干扰。我们最大化整个网络的频谱效率（SE）（即，D2 D用户和蜂窝用户的总速率）和能量效率（EE），通过在信号与干扰加噪声比约束和其他实际约束下联合优化资源重用指示符、发射功率和RIS的被动波束成形。为了解决非凸问题，我们首先提出了一个有效的用户配对计划的基础上相对信道强度来确定资源重用指标。然后，发射功率和RIS的被动波束形成联合优化，以最大化SE提出的迭代算法，交替优化，逐次凸逼近，拉格朗日对偶变换和二次变换的基础上的技术。此外，EE-最大化问题的解决交替算法集成Dinkelbach的方法。同时，对两种算法的收敛性和复杂度进行了分析.数值结果表明，所提出的设计实现了显着的SE和EE的增强相比，传统的底层D2 D网络没有RIS和其他基准。
2020-07-20 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Beamforming for RIS-Empowered Multi-hop Terahertz Communications: A DRL-based Method
太赫兹频带（0.1- 10 THz）中的无线通信被设想为未来第六代（6 G）无线通信系统的关键使能技术之一。然而，太赫兹频率很高的传播衰减和分子散射往往限制了信号的传输距离和覆盖范围。基于可重构智能表面（RIS）在实现智能无线电传播环境方面的突破，提出了一种新的混合波束形成方案，用于多跳RIS辅助通信网络，以提高太赫兹频段的覆盖范围。我们研究了BS处的数字波束成形矩阵和RIS处的模拟波束成形矩阵的联合设计，通过利用深度强化学习（DRL）的最新进展来对抗传播损耗。仿真结果表明，与基准方案相比，该方案能够将THz通信的覆盖范围提高50%以上.此外，它也表明，我们提出的DRL为基础的方法是一个国家的最先进的方法来解决NP-巴德波束成形问题，特别是当信号在RIS授权太赫兹通信网络经历多跳。
2020-09-20 cs.IT cs.LG eess.SP
Unified Performance Analysis of Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Free Space Optical Communications
可重构智能表面（RIS）是基于视线（LOS）的技术（如自由空间光学（FSO）通信）的绝佳用例。在本文中，我们分析了RIS-empowered FSO（RISE-FSO）系统的性能，通过统一的Fisher-Snedecor（F），Gamma-Gamma（GG），和Malaga（M）分布的大气湍流与零波束指向误差超过确定性和随机路径损耗在雾条件下与外差检测（HD）和强度调制/直接检测（IM/DD）的方法。通过推导直接链路（DL）的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF），并考虑大气湍流、指向误差和随机雾的统计效应，得到了RISE-FSO系统合成信道的概率密度函数（PDF）和累积分布函数（CDF）的精确表达式。使用导出的统计结果，我们提出了准确的表达式的中断概率，平均误码率（BER），遍历容量，和时刻的信号噪声比（SNR）的DL-FSO和RISE-FSO系统。我们还开发了一个渐近分析的中断概率和平均误码率，并推导出所考虑的系统的分集阶。我们使用蒙特卡罗模拟验证的解析表达式，并展示了性能缩放的FSO系统的RIS元素的数量为各种湍流通道，检测技术和天气条件。
2021-12-24 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）辅助通信由于其在实现成本和端到端系统性能方面的诱人优势而成为未来无线通信系统的一个有希望的候选者。本文提出了两种新的基于RISs的多输入多输出（MIMO）系统设计，以提高现有MIMO通信系统的性能和频谱效率。垂直贝尔实验室分层空时（VBLAST）和Alamandro的计划已被认为是在这项研究中，并提出了基于RIS的简单收发器架构。对于基于VBLAST的新系统，RIS用于增强基于零和消除的次优检测过程的性能，以及通过调整RIS元素的相位来传送额外的比特，从而显著地提高频谱效率。此外，RIS元件已被利用，以便重新设计在发射机侧具有单个射频（RF）信号发生器的Alamanti方案，并增强其误比特率（BER）性能。蒙特卡洛模拟显示我们的系统设计的有效性，它已被证明，他们优于参考方案的BER性能和频谱效率。
2020-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Transmissive Reconfigurable Intelligent Surface Transceiver Empowered ISAC System
提出TRIS收发机赋能的ISAC系统，采用RSMA独立设计感知公共流，通过AO、SCA和DC规划求解非凸优化问题，有效提升了通信与感知QoS。
2024-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
Performance and Optimization of Reconfigurable Intelligent Surface Aided THz Communications
太赫兹（TeraHertz，THz）通信可以满足大带宽的高数据率需求。然而，严重的路径衰减和硬件缺陷大大降低了它的性能。因此，我们利用可重构智能表面（RIS）技术并研究RIS辅助的太赫兹通信。我们首先证明了太赫兹信号的小尺度幅度衰落可以准确地建模的波动的双射线分布的基础上进行的两个太赫兹信号测量实验在各种不同的情况下。为了优化RIS元件的相移，我们提出了一种新的基于群体智能的方法，不需要完整的信道估计。然后，我们推导出端到端的信号噪声加失真比（SNDR）和信号噪声比（SNR）的精确统计特性。此外，我们提出了渐近分析，以获得更多的见解时，SNDR或RIS的元素的数量是高的。最后，我们推导出中断概率和遍历容量的解析表达式。得到了理想和非理想射频链的遍历容量的紧上界。有趣的是，发现增加RIS的元件的数量可以显着提高太赫兹通信系统的性能。例如，遍历容量可以增加高达25%，当元素的数量从40增加到80，这只会导致微不足道的成本系统。
2022-03-20 cs.IT eess.SP math.IT
Cascaded Composite Turbulence and Misalignment: Statistical Characterization and Applications to Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Wireless Systems
可重构智能表面（RISs）授权的高频（HF）无线系统有望成为若干可靠性和数据速率高的应用的支柱。然而，这样的系统对未对准和包括湍流的大气现象敏感。现有的大多数研究的性能评估的RIS授权的无线系统忽略了上述现象的影响。受此启发，目前的贡献提出了一个理论框架，用于分析多RIS授权的HF无线系统的性能。更具体地说，我们统计特性的级联复合湍流和失调通道的概率密度和累积分布函数。推导出的解析表达式的基础上，我们提出了新的封闭形式的公式，量化的湍流和失调的中断性能的两种情况下，即级联多RIS授权的自由空间光学（FSO）和太赫兹（THz）无线系统的高度兴趣的联合影响。此外，我们提供了一个有见地的中断概率上限的第三种情况下，考虑并行多RIS授权的FSO系统。我们的研究结果强调了在评估此类系统的性能时准确建模湍流和未对准的重要性。
2021-12-23 eess.SP
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
Wireless 2.0: Towards an Intelligent Radio Environment Empowered by Reconfigurable Meta-Surfaces and Artificial Intelligence
我们介绍“无线2.0”：下一代无线通信网络，通过利用可重构元表面和人工智能（AI）等新兴技术，无线电环境变得可控、可编程和智能。本文特别强调了基于人工智能的计算方法，并从可重构元表面的智能无线电环境的概念概述开始。稍后，我们将详细介绍数据管理方面，通过示例进行监督学习的要求，以及通过行为进行学习的强化学习（RL）范式。最后，我们强调了许多开放的挑战和研究方向。
2020-02-23 cs.NI eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Over-the-Air Federated Edge Learning
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）
本文针对空中联邦边缘学习面临的掉队者、通信开销和隐私泄露问题，综述并探讨利用可重构智能表面提升其性能的方案与研究方向。
2022-07-20 cs.IT cs.LG cs.NI
Pathloss modeling of reconfigurable intelligent surface assisted THz wireless systems
针对可重构智能表面（RIS）辅助太赫兹（THz）无线系统，提出了一种解析路径损耗模型。具体而言，该模型适应太赫兹链路和RIS的特殊性。最后，我们推导出一个封闭形式的表达式，返回每个RIS反射单元的最佳相移。推导出的路径损耗模型通过广泛的电磁仿真进行验证，并有望在RIS辅助太赫兹无线系统的设计中发挥关键作用。
2021-02-17 eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface Based Hybrid Precoding for THz Communications
受益于带宽的增长，太赫兹（THz）通信可以支持未来6 G无线系统对超高速速率的爆炸性需求的新应用。为了补偿高频路径损耗，可以利用大规模的多输入多输出（MIMO）波束形成来获得高的阵列增益。然而，由于需要使用大量的模拟移相器来实现模拟波束形成，因此现有的具有大规模MIMO的THz通信具有非常高的能耗。为了解决这一问题，提出了一种基于可重构智能表面（RIS）的THz通信混合预编码结构，利用高能效RIS代替高能耗相控阵，实现混合预编码的模拟波束形成。然后，基于所提出的基于RIS的架构，混合预编码的和速率最大化问题进行了研究。由于RIS在实际中实现的相移通常是离散的，因此具有非凸约束的和速率最大化问题具有挑战性。接下来，和速率最大化问题被重新表述为基于并行深度神经网络（DNN）的分类问题，该问题可以通过所提出的基于低复杂度深度学习的多离散分类（DL-MDC）混合预编码方案来解决。最后，我们提供了大量的仿真结果表明，所提出的DL-MDC方案在理论Saleh-Valenzuela信道模型和实际3GPP信道模型中都工作良好。与现有的迭代搜索算法相比，可以提出的DL-MDC方案减少了运行时间显着与性能损失可以忽略不计。
2021-12-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Future Wireless Networks: A Channel Modeling Perspective
虽然研究人员已经将目光投向了2030年的未来无线网络，但通过可重构智能表面（RIS）进行通信似乎是6G无线网络的潜在支持技术之一。本文旨在通过一种新的信道建模方法以及一种用于RIS授权毫米波通信系统的新软件工具，阐明RIS在未来无线系统中的潜在用例。本文提出并上线的开源、用户友好、应用广泛的SimRIS信道模拟器2.0版本表明，RIS将在特定的用例和通信环境下工作。还讨论了未来潜在的研究方向，以弥合理论和实践之间的差距，为6G无线网络标准化的RIS授权系统。
2021-03-03 cs.IT eess.SP math.IT
Nanoscale Reconfigurable Intelligent Surface Design and Performance Analysis for Terahertz Communications
太赫兹（THz）通信已经被设想为为提供用于第六代（6 G）无线网络的超高数据传输的有前景的使能器。为解决太赫兹波严重衰减和衍射不良带来的阻塞脆弱性，提出了一种纳米级可重构智能表面（NRIS），用于智能控制入射太赫兹波的传播方向。本文通过研究石墨烯的电导率与外加电压的关系，研究了石墨烯的电学性质，并基于法布里-珀罗谐振模型设计了一种高效的电控NRIS硬件结构。特别是，NRIS的相位响应可编程至306.82度。为了分析硬件性能，我们联合设计了NRIS辅助THz通信系统的无源和有源波束形成。特别地，提出了一种自适应梯度下降（A-GD）算法，通过在迭代过程中动态更新步长来优化NRIS的相移矩阵。最后，数值结果证明了我们设计的硬件架构以及开发的算法的有效性。
2022-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Empowered Downlink Non-Orthogonal Multiple Access
功率域非正交多址接入（NOMA）技术是一种利用功率域的新维度来提高无线网络频谱效率的技术。然而，大多数现有的NOMA方案依赖于用户的信道增益相差很大的强假设，这在实际中可能是无效的。为了释放功率域NOMA的潜力，我们将提出一个可重构智能表面（RIS）授权的NOMA网络，通过调整RIS的相移，在用户之间引入理想的信道增益差异。我们的目标是通过联合优化基站处的波束成形向量和RIS处的相移矩阵来最小化总发射功率。为了解决高度耦合的优化变量，我们提出了一个交替优化框架，通过矩阵提升将非凸双二次约束二次问题分解为两个秩为1的约束矩阵优化问题。同时，为了准确检测非凸秩一约束的可行性，避免交替优化过程中的过早停止，将秩一约束等价表示为核范数与谱范数之差，从而提高算法性能.一个差分凸（DC）算法进一步发展，以解决所产生的DC程序通过连续凸松弛，其次是建立所提出的基于DC的交替优化方法的收敛性。我们进一步提出了一个有效的用户排序方案与封闭形式的表达式，同时考虑信道条件和用户的目标数据速率。仿真结果将验证部署RIS的有效性和所提出的基于DC的交替优化方法在降低总发射功率方面的优越性。
2020-03-22 cs.IT cs.NI eess.SP
Terahertz Integrated Sensing and Communication-Empowered UAVs in 6G: A Transceiver Design Perspective
本文从收发机设计视角系统研究太赫兹ISAC赋能无人机在6G中的关键技术与挑战，重点探讨混合波束赋形、高能效波形设计和信道状态信息获取，并展望未来研究方向。
2025-02-07 eess.SP
Dynamic Edge Computing empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces
在本文中，我们提出了一种新的节能，低延迟的动态移动边缘计算（MEC）的算法，在超5G网络的背景下，赋予可重构智能表面（RISs）。在我们的设置中，新的计算请求是由一组设备不断生成的，并通过一个动态处理系统进行处理。基于随机优化工具，我们设计了一种动态学习算法，该算法联合优化无线电资源的分配（即，功率、传输速率、休眠模式和占空比），计算资源（即，CPU周期）和RIS反射率参数（即，相移），同时保证在平均端到端（E2E）延迟方面的目标性能。所提出的策略是动态的，因为它在处理时变无线电信道和任务到达时，其统计数据是未知的，同时在每个时隙的基础上执行低复杂度的优化。RIS的存在和优化有助于提高动态MEC的性能，这要归功于塑造和适应无线传播环境的能力。数值结果评估的服务延迟，学习和适应能力的建议策略RIS授权MEC方面的性能。
2021-12-21 eess.SP
Transmissive Reconfigurable Intelligent Surface Transmitter Empowered Cognitive RSMA Networks
针对配备透射式可重构智能表面发射机的认知无线电网络下行传输问题，提出基于凸差规划与连续凸逼近的联合优化算法，可显著提升并平衡网络的能量效率与频谱效率。
2023-05-04 eess.SP
Terahertz Massive MIMO with Holographic Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们提出了一个全息版本的可重构智能表面（RIS），并研究其应用于太赫兹（THz）大规模多输入多输出系统。利用太赫兹电子元件的小型化，RISs可以通过密集封装亚波长单元来实现，从而实现连续或准连续的孔径，并实现全息通信。在本文中，特别是，我们推导出的光束图案的全息RIS。我们的分析表明，一个理想的全息RIS的光束模式可以很好地近似的超密集RIS，它有一个更实际的硬件架构。此外，我们提出了一个闭环信道估计（CE）计划，以有效地估计宽带信道的特点太赫兹大规模MIMO系统的全息RISs辅助。所提出的CE方案包括下行链路粗CE阶段和上行链路细粒度CE阶段。明智地设计上行链路导频信号以获得良好的CE性能。此外，为了减少导频开销，我们引入了一种基于压缩感知的CE算法，该算法利用了太赫兹MIMO信道在角度域和延迟域的双重稀疏性。仿真结果表明了全息RISs相对于非全息RISs的优越性，以及所提出的CE方案的有效性。
2021-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Empowered Green Wireless Networks with User Admission Control
本文研究多RIS绿色蜂窝网络的功耗最小化与用户准入问题，提出基于矩阵提升、DC算法和AO框架的联合优化方法，并给出低复杂度ZF方案。
2023-04-25 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Wireless Communications: Overview of Hardware Designs, Channel Models, and Estimation Techniques
未来第六代（6G）无线通信网络的苛刻目标已经刺激了最近对用于无线连接的新型材料和射频前端架构以及革命性通信和计算范例的研究工作。在6G的先驱候选技术中，有一种是可重构智能表面（RISs），它是一种人工平面结构，具有集成电子电路，可以通过编程来操纵各种功能的入射电磁场。在无线网络中部署RISs最近被提倡为将任何无线信号传播环境转换为动态可编程环境的革命性手段，旨在用于各种联网目标，例如覆盖范围扩展和容量提升，具有能量效率和保密性的时空聚焦以及低电磁场暴露。出于最近在该领域的RIS和随之而来的开创性的概念，RIS使智能无线环境的兴趣越来越大，在本文中，我们概述和分类的RIS硬件架构的最新进展，以及最新的发展在建模的RIS单元元素和RIS授权的无线信号传播。我们还提出了一个全面的概述的信道估计方法的RIS授权的通信系统，这构成了一个先决条件的一步，在未来的无线网络中的RIS的优化纳入。最后，我们讨论了RIS技术在最新无线通信标准中的相关性，并强调了RIS技术的当前和未来标准化活动以及随之而来的RIS授权无线网络方法。
2022-03-07 cs.IT eess.SP math.IT
Multimodal Deep Learning-Empowered Beam Prediction in Future THz ISAC Systems
本文针对太赫兹ISAC系统中波束易失准问题，提出一种多模态混合专家深度学习框架，通过门控网络动态融合多模态特征，在V2I场景下显著提升波束预测精度与适应性。
2025-05-05 eess.SP
Channel Modeling in RIS-Empowered Wireless Communications
实现下一代无线技术的最关键方面之一是开发准确一致的信道模型，以便在实际测量的帮助下进行有效验证。从这个观点出发，最近已经进行了显著的研究，以通过包括可重构智能表面（RIS）来对涉及无线传播环境的修改的传播信道进行建模。本研究的主要目的是提出一个愿景的信道建模策略的RIS授权的通信系统考虑到国家的最先进的信道和传播建模的努力在文献中。此外，还期望引起对开源和符合标准的物理信道建模工作的关注，以提供关于未来无线网络中的RIS的实际用例的全面见解。
2022-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Empowered Code Index Modulation for High-Rate SISO Systems
在这项研究中，一种新的索引调制的通信系统提出了结合最近流行的代码索引调制扩频（CIM-SS）和可重构智能表面（RIS）技术。这种技术简称为CIM-RIS。在该系统中，除了传统的调制符号之外，扩频码索引还通过嵌入信号中来携带数据，并且信号的反射/散射特性通过RIS技术来自动控制。因此，与传统RIS相比，所提出的系统在传输额外的信息比特时消耗很少的能量。对该系统进行了平均误比特率（ABER）分析，得到了系统复杂度、能量效率和吞吐量分析。在瑞利衰落信道下，对采用多进制正交幅度调制（QAM）技术的系统进行了性能分析。计算机仿真结果表明，与传统的RIS、发射空间调制辅助RIS（TSM-RIS）和基于发射正交空间调制的RIS（TQSM-RIS）技术相比，CIM-RIS具有更好的误码性能、更快的数据传输速度和更低的传输能量。
2022-11-26 eess.SP
THz-SynC: Collective Synthesis with Contextual-Bandit-Assisted Coordination for Reconfigurable Hybrid Optical-THz AI Datacenters
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
THz-SynC是结合上下文博弈辅助协调的新框架，通过为分布式AI训练数据中心的集体通信合成定制拓扑、动态分配资源，在动态网络下实现了更优的延迟-能耗权衡，性能优于多种基线方案。
2026-09-04 eess.SP
Next-Generation Full Duplex Networking System Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces
针对下一代全双工组网中自干扰复杂限制系统增益的问题，提出在小区边界部署RIS的多小区全双工方案，通过联合优化预编码和相移矩阵最大化和速率，仿真验证其能提升性能、降低硬件成本与功耗。
2023-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Physical Channel Modeling for RIS-Empowered Wireless Networks in Sub-6 GHz Bands
可重构智能表面（RIS）辅助通信通过动态控制传播环境，是下一代无线网络的有前途的候选方案之一。在这项研究中，信道建模策略的RIS辅助的无线网络中介绍了在子6 GHz频段，同时考虑远场和近场的传输行为。我们还提出了一个开源的物理信道模拟器的子6 GHz频段的工作频率，传播环境，终端位置，RIS的位置和大小可以调整。通过大量的计算机模拟证明，在近场和远场条件下，在存在RISs的情况下获得了改进的可实现速率性能。
2021-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
Beamforming Analysis and Design for Wideband THz Reconfigurable Intelligent Surface Communications
本文针对宽带太赫兹RIS通信中的波束分裂问题，提出联合优化混合波束成形、时间延迟和反射系数的方案，有效缓解波束分裂并提升系统容量。
2023-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid RIS-Empowered Reflection and Decode-and-Forward Relaying for Coverage Extension
在这封信中，我们介绍了两种混合传输方案相结合的被动可重构智能表面（RIS）与解码和转发中继的协同方式。所提出的方案提供了一个灵活的，以及成本和功率效率的解决方案，在未来一代无线网络的覆盖范围扩展。我们提出了封闭形式的表达式的端到端的信号噪声比的两个计划和顺序优化算法的功率分配和RIS相位配置。我们的计算机模拟和理论分析表明，RIS和中继技术的可达速率和错误性能显着提高工作时，相互补充，而不是被视为竞争技术。
2020-12-22 cs.IT eess.SP math.IT
Wideband Perfect Absorption Polarization Insensitive Reconfigurable Graphene Metasurface for THz Wireless Environment
在这项工作中，我们研究了一个简单的结构石墨烯太赫兹（THz）超颖表面（MSF）完美的吸收，宽带，偏振不敏感，斜入射不敏感和频率重构。石墨烯MSF结构由沉积在由金属接地平面终止的硅衬底上的石墨烯元原子的二维周期性阵列组成。数值分析了所提出的MSF的性能。介绍了该结构的等效电路模型及其闭合解。石墨烯MSF薄结构在2.5 THz下在横向电（TE）和横向磁（TM）偏振中在垂直入射下提供100%的吸收，具有宽带宽、零反射和零透射。在斜入射下，吸收保持在95%以上。此外，石墨烯MSF结构具有频率重构的优点。在重新配置后，在所有可重新配置的频率下保持优异的吸收性能。结果表明，石墨烯超原子的THz MSF的有效性，这可能是有前途的THz无线环境。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall eess.SP physics.app-ph
Multi-hop RIS-Empowered Terahertz Communications: A DRL-based Hybrid Beamforming Design
Zhejiang University（浙江大学）；ZJU-UIUC Institute, Zhejiang University（浙江大学ZJU-UIUC联合学院）；National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；CentraleSupélec（巴黎中央理工-高等电力学院）；University Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
太赫兹频带（0.1- 10 THz）中的无线通信被设想为未来第六代（6 G）无线通信系统的关键使能技术之一，该第六代无线通信系统的规模超过大规模多输入多输出（Massive-MIMO）技术。然而，太赫兹频率很高的传播衰减和分子散射往往限制了信号的传输距离和覆盖范围。基于可重构智能表面（RIS）在实现智能无线电传播环境方面的突破，提出了一种新的混合波束形成方案，用于多跳RIS辅助通信网络，以提高太赫兹频段的覆盖范围。特别地，部署多个无源和可控的RIS以辅助基站（BS）与多个单天线用户之间的传输。我们研究了BS处的数字波束成形矩阵和RIS处的模拟波束成形矩阵的联合设计，通过利用深度强化学习（DRL）的最新进展来对抗传播损耗。为了提高所提出的DRL算法的收敛性，然后设计了两种算法来初始化的数字波束形成和模拟波束形成矩阵，利用交替优化技术。仿真结果表明，与基准方案相比，该方案能够将THz通信的覆盖范围提高50%以上.此外，它也表明，我们提出的DRL为基础的方法是一个国家的最先进的方法来解决NP难波束成形问题，特别是当信号在RIS辅助太赫兹通信网络经历多跳。
2022-06-22 cs.IT cs.LG eess.SP
Graph-Embedded Multi-Agent Learning for Smart Reconfigurable THz MIMO-NOMA Networks
随着沉浸式应用的加速发展和物联网终端的爆炸式增长，6 G将引入太赫兹（THz）大规模多输入多输出非正交多址接入（MIMO-NOMA）技术，以满足超高速传输和大规模连接需求。然而，THz传输的不可靠性和器件要求的极端异质性对实际应用提出了严峻的挑战。针对这些挑战，提出了一种新型的智能可重构太赫兹MIMO-NOMA框架，通过接入点（AP）和可重构智能表面（RISs）之间的协作，灵活协调地重构混合波束，实现可定制的智能通信。该优化问题被表述为一个分散的部分可观测的马尔可夫决策过程（Dec-POMDP），通过联合RIS元件选择、协调离散相移控制和功率分配策略，在保证不同用户性能的同时，最大化网络能量效率。为了解决上述非凸、强耦合、高度复杂的混合整数非线性规划（MINLP）问题，提出了一种新的多智能体深度强化学习（MADRL）算法，即图嵌入值分解行动者-批评者（GE-VDAC）算法，该算法嵌入智能体的交互信息，通过分布式策略学习局部最优解。数值结果表明，该算法实现了高度定制的通信，并优于传统的MADRL算法。
2021-10-25 eess.SP
Artificial Intelligence Empowered Multiple Access for Ultra Reliable and Low Latency THz Wireless Networks
University of Piraeus（比雷埃夫斯大学）；RapidMiner GmbH（RapidMiner有限公司）；Nokia Standardization Department（诺基亚标准化部）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CentraleSupélec（巴黎中央理工-高等电力学院）
太赫兹（THz）无线网络有望推动超越第五代（B5G）时代的到来。然而，由于THz链路的方向性和视线需求，以及THz网络的超密集部署，产生了介质访问控制（MAC）层需要面对的许多挑战。更详细地说，通过结合能够在复杂和频繁变化的环境中提供“实时”解决方案的人工智能（AI）来重新思考用户关联和资源分配策略的必要性变得显而易见。此外，为了满足几种B5G应用的超可靠性和低延迟需求，需要新的移动性管理方法。基于此，本文提出了一种整体MAC层方法，该方法可以实现智能用户关联和资源分配，以及灵活和自适应的移动性管理，同时通过最小化阻塞来最大限度地提高系统的可靠性。更详细地说，一个快速和集中的联合用户关联，无线电资源分配，并通过一个新的元机器学习框架的阻塞避免记录，最大限度地提高太赫兹网络的性能，同时最小化的关联延迟约三个数量级。为了在接入点（AP）覆盖区域内支持移动性管理和阻塞避免，讨论了用于波束选择的深度强化学习（DRL）方法。最后，为了支持相邻AP覆盖区域之间的用户移动性，提出了一种基于人工智能辅助快速信道预测的主动切换机制。
2022-08-17 cs.AI cs.LG cs.NI
Derivative-Free Optimization-Empowered Wireless Channel Reconfiguration for 6G
本文提出将零阶无导数优化用于6G可重构天线系统的端到端信道重构，无需信道建模与隐式参数估计，并通过RIS和可移动天线SISO案例验证其优于现有方法。
2025-07-03 eess.SP
Real-Time and Security-Aware Precoding in RIS-Empowered Multi-User Wireless Networks
本文提出深度展开框架DUNet，用于RIS赋能力多用户网络中最大化保密速率，通过松弛、解耦和KKT闭式解，实现与AO相当的精度且速度快25.6倍。
2023-12-30 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Signal Coverage Enhancement in Hall Scenarios Based on Single-Hop and Dual-Hop Reconfigurable Intelligent Surfaces
State Key Laboratory of Advanced Rail Autonomous Operation, Beijing Jiaotong University（北京交通大学先进轨道运行自主化国家重点实验室）；School of Electronic and Information Engineering, Beijing Jiaotong University（北京交通大学电子与信息工程学院）；Key Laboratory of Railway Industry of Broadband Mobile Information Communications, Beijing Jiaotong University（北京交通大学宽带移动通信铁路行业重点实验室）；School of Physics, Engineering and Computer Science, University of Hertfordshire（赫特福德大学物理、工程与计算机科学学院）
本文提出利用单跳和双跳可重构智能表面提升室内太赫兹信号覆盖范围，通过仿真评估不同部署方案的效果，为THz通信优化提供设计参考。
2025-12-16 eess.SP
Miniature UAV-Aided Cooperative THz Networks with Reconfigurable Energy Harvesting Holographic Surfaces
本文提出一种微型无人机搭载可重构全息表面进行能量收集的协作太赫兹网络，通过两阶段优化NOMA功率系数和飞行轨迹，显著提升能量效率。
2025-10-06 eess.SP
Active Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Terahertz Wireless Communications
本文探索主动可重构智能表面（RIS）辅助的太赫兹（THz）通信，通过制定考虑主动噪声、信号放大、分子吸收和波束失准等因素的遍历速率，解决了THz通信中遮挡敏感和覆盖受限的问题。
2024-07-03 cs.NI eess.SP
Radiation Pattern Reconfigurable FAS-Empowered Interference-Resilient UAV Communication
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；State Key Laboratory of CNS/ATM（通信与网络系统国家重点实验室）；MIIT Key Laboratory of Complex-Field Intelligent Sensing（工信部复杂场智能感知重点实验室）；Advanced Research Institute of Multidisciplinary Sciences, Beijing Institute of Technology（北京理工大学前沿交叉科学研究院）；National Key Laboratory of Wireless Communications（无线通信国家重点实验室）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Beijing National Research Center for Information Science and Technology（北京信息科学与技术国家研究中心）；Tsinghua University（清华大学）
本文提出基于可重构流形天线系统的抗干扰无人机通信方案，通过优化辐射模式和降低存储开销提升频谱效率和抗干扰能力。
2025-12-25 eess.SP
A Dual-Function Radar-Communication System Empowered by Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface
针对传统RIS仅能半空间反射的局限，提出BD-RIS辅助DFRC系统，联合优化波形、表面矩阵与接收滤波器，并用ADMM求解最大-最小SCNR问题，实现全空间覆盖及通信感知性能提升。
2024-09-08 eess.SP
Robust Design of Beyond-Diagonal Reconfigurable Intelligent Surface Empowered RSMA-SWIPT System Under Channel Estimation Errors
本文研究了信道估计误差下BD-RIS赋能的RSMA-SWIPT系统，提出基于交替优化的鲁棒设计框架，联合优化发射预编码、功率分割及散射矩阵，显著提升了系统总速率与收敛速度。
2025-08-11 eess.SP
Channel Estimation with Hybrid Reconfigurable Intelligent Metasurfaces
可重构智能表面（RISs）被设想在未来的无线通信中发挥关键作用，实现可编程的无线电传播环境。它们通常被认为是作为可调节反射器操作的几乎无源的平面结构，从而产生了大量的实施挑战，包括估计底层无线信道的固有困难。在本文中，我们专注于最近构思的概念的混合可重构智能表面（HRISs），它不仅反映了冲击波形在一个可控的方式，但也能够感测和处理可调的一部分it.We首先提出了实现细节，这种元表面架构，并提出了一个方便的数学模型来表征其双重操作。作为HRIS在无线通信中的指示性应用，我们制定了多用户HRIS授权的通信系统的上行链路的个人信道估计问题。首先考虑无噪声设置，我们从理论上量化了HRIS在显著减少信道估计所需的导频量方面的优势，与纯反射RIS的情况相比。然后，我们提出了封闭形式的表达式的MSE性能估计在HRIS和基站的噪声模型的各个信道。基于这些推导，我们提出了一种基于自动微分的一阶优化方法，以有效地确定HRIS相位和功率分配配置，以最大限度地降低加权和MSE性能。我们的数值评估表明，HRIS不仅能够估计HRIS授权的通信系统中的各个信道，而且还提高了恢复级联信道的能力，与现有的方法相比，使用被动和反射RISs。
2022-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance Analysis of RIS-Empowered Communications Over Nakagami-m Fading
本文针对Nakagami-m衰落信道下RIS赋能通信，分析随机与相干相移两种相位配置，给出中断概率、误比特率的单积分表达式及遍历容量闭式近似，并推导大反射单元数下的紧致解析结果，经蒙特卡洛仿真验证。
2023-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Towards Optimal Path Allocation for Unreliable Reconfigurable Intelligent Surfaces
太赫兹（THz）通信和可重构智能表面（RISs）最近被提出来实现各种强大的室内应用，例如无线虚拟现实（VR）。为了有效地为VR用户提供服务，有效的THz路径分配解决方案变得必要。假设RIS组件是最关键的一个在启用服务，我们调查RIS硬件故障对路径分配性能的影响。为此，我们研究了太赫兹网络，采用太赫兹操作的RIS作为基站，为VR用户服务。我们提出了一种基于半马尔可夫决策过程（SMDP）的路径分配模型，以确保THz连接的可靠性，同时最大化总的长期预期系统回报，考虑系统收益，链路利用率的成本，和RIS故障的惩罚。通过定义状态空间、动作空间、奖励模型和转移概率分布，建立了基于SMDP的RIS系统模型。我们提出了一个最佳的路径分配迭代算法，决定在每个系统状态下的下一个动作。结果显示了不同场景下的平均奖励和VR服务阻塞概率，以及各种VR服务到达和RIS故障率，作为在不可靠的THz RIS上实现可行的VR服务的第一步。
2022-12-22 cs.NI eess.SP
A Dynamic Subarray Structure in Reconfigurable Intelligent Surfaces for TeraHertz Communication Systems
可重构智能表面（RIS）已经成为提高太赫兹多用户多输入多输出（MIMO）通信系统的能力的流行技术。另一方面，当使用均匀平面阵列（UPA）天线时，太赫兹波特性限制了RIS上的太赫兹波束覆盖。在这项研究中，我们提出了一个动态的RIS子阵列结构，以提高太赫兹MIMO通信系统的性能。更详细地，根据用户的数量将RIS划分为若干RIS子阵列。每个RIS子阵列与用户配对，并且仅将波束反射到对应的用户。基于RIS的结构，我们首先提出了加权最小均方误差RIS局部搜索（WMMSE-LS）方案，该方案要求每个RIS单元具有有限的相移。为了提高联合波束形成的性能，我们进一步发展了一种自适应块坐标下降（BCD）辅助算法，一种迭代优化方法。数值结果验证了动态RIS子阵结构和自适应BCD辅助联合波束形成方案的有效性，也显示了我们提出的系统的优点。
2022-06-30 eess.SP
Invisible Walls: Privacy-Preserving ISAC Empowered by Reconfigurable Intelligent Surfaces
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Nanjing University of Posts and Telecommunications（南京邮电大学）；Nanjing University（南京大学）
PrivISAC通过可重构智能表面实现隐私保护的ISAC，利用波束成形向量和时域掩码技术，在保持通信性能的同时有效防止窃听。
2026-08-04 eess.SP
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
Liquid State Machine-Empowered Reflection Tracking in RIS-Aided THz Communications
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）；Tarbiat Modares University（塔比亚特·莫达雷斯大学）；Pasargad Institute for Advanced Innovative Solutions（帕萨加德高级创新解决方案研究所）；York University（约克大学）；University of Manitoba（曼尼托巴大学）
在可重构智能表面（RIS）的被动波束形成，使一个可行的和有效的通信方式时，RIS反射系数精确调整。在本文中，我们提出了一个框架来跟踪RIS反射系数的帮助下，深度学习从时间序列预测的角度在太赫兹（THz）通信系统。建议的框架实现了两个步骤的增强类似的学习驱动的同行。具体来说，在第一步中，我们训练液态机（LSM）以跟踪先前时间步长（称为时间序列序列）的历史RIS反射系数并预测其即将到来的时间步长。我们还通过Xavier初始化技术对训练的LSM进行微调，以减少预测方差，从而提高预测精度。在第二步中，我们使用集成学习技术，利用多个LSM的预测能力，以最小化预测方差，提高第一步的精度。数值结果表明，在第一步中，采用Xavier初始化技术微调的LSM的结果在最多26%的低LSM预测方差和高达46%的可实现的频谱效率（SE）的改善，比现有的同行，当RIS的大小为11x11部署。在第二步中，在与训练单个LSM相同的计算复杂性下，多个LSM的集成学习将单个LSM的预测方差降低到66%，并且将系统可实现的SE提高到最多54%。
2022-08-08 cs.LG eess.SP
Distributed Reconfigurable Intelligent Surfaces for Energy Efficient Indoor Terahertz Wireless Communications
随着第五代（5G）网络的广泛商用和快速部署，第六代（6 G）无线通信被设想为在多个方面向全球用户提供有竞争力的服务质量（QoS）。6 G的关键和基础研究首先高度依赖于当频谱被认为扩展到太赫兹（THz）域时无线传播的精确建模和表征。此外，未来网络的功耗和能源效率是需要考虑的关键因素。在这项研究中，可重构智能表面（RIS）辅助无线通信的基本机制的审查的基础上，我们利用三维射线跟踪方法来分析一个现实的室内太赫兹传播环境中存在的人为障碍。此外，我们提出了一个分布式RISs框架（DRF），以协助室内太赫兹无线通信，以实现整体的能源效率。基于2,900多个室内太赫兹无线通信子场景的仿真结果的数值分析表明，应用分布式RISs可以有效克服移动人员阻塞问题，改善太赫兹信号覆盖，提高信噪比（SNR）和QoS。随着实际的硬件设计限制的调查，我们最终设想如何利用现有的通感一体化技术部署和操作这样的系统在现实中。这种分布式RISs框架还可以为物联网（IoT）网络的高效THz通信奠定基础。
2022-10-12 eess.SP
