Decision Feedback Differential Detection for Reconfigurable Intelligent Surfaces
McGill University（麦吉尔大学）
针对可重构智能表面差分反射调制在时变信道中的高误码平层问题，提出决策反馈差分检测技术，通过蒙特卡洛仿真验证其性能优势。
2026-07-02 cs.IT eess.SP math.IT
Probabilistic Handshake in All-to-all Broadcast Coded Slotted ALOHA
我们提出了一个概率握手机制的所有到所有的广播编码时隙ALOHA。我们考虑一个完全连接的网络，其中每个用户在半双工模式下同时充当发送器和接收器。用户尝试彼此交换消息并建立一对一的握手，在这个意义上，每个用户决定其数据包是否被其他用户成功接收：在执行解码后，每个用户估计解析的用户在哪些时隙中发送了他们的数据包，并在此基础上决定这些用户是否成功接收了其数据包。仿真结果表明，所提出的握手算法允许用户可靠地执行握手。本文还提供了一些分析界的性能所提出的算法是很好的协议与仿真结果。
2015-04-17 cs.IT math.IT
3D Beamforming in Reconfigurable Intelligent Surfaces-assisted Wireless Communication Networks
可重构智能表面（RIS）或智能反射表面（IRS）是可以部署在无线环境中的各个地方以使这些环境可控和可重构的元表面。在本文中，我们调查的问题，使用3D波束赋形的RIS授权的无线网络，并提出了一个新的方案，提供更多的自由度在设计和部署基于RIS的网络。在所提出的方案中，一个基站（BS）配备了一个全维阵列的天线优化其在三维空间中的辐射模式，以最大限度地提高接收信号的信噪比在一个目标用户。我们还研究了RIS接收信号的入射角对其反射特性的影响，并找到了这个角度与BS天线阵列的倾斜角和仰角之间的关系。用户从RIS的反射路径以及从BS的直接路径接收信号，这两者都取决于BS天线阵列的倾斜角和仰角。这些角度以及RIS元件的相移被联合地数值优化。我们的仿真结果表明，使用具有优化相移和辐射角的RIS辅助3D波束成形可以显着提高无线网络的性能。
2020-01-18 cs.IT eess.SP math.IT
System-level Simulation of Reconfigurable Intelligent Surface assisted Wireless Communications System
可重构智能表面（RIS）是一种利用元表面将信号从源节点反射到目的节点的新兴技术。通过智能地重新配置超表面的电磁（EM）特性和调整反射无线电波的EM参数，RIS可以将不可控的传播环境变成人工可重构的空间，从而可以显着增加通信容量并改善系统的覆盖范围。在本文中，我们研究了远场信道中的视线（LOS）传播占主导地位。我们提出了一个天线模型，可以表征现实RIS元素的辐射模式，并考虑通过RIS从两跳路径接收的信号功率。各种场景和参数下的网络性能的系统级仿真。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
Active Sensing for Multiuser Beam Tracking with Reconfigurable Intelligent Surface
本文研究AP与RIS协同的多用户波束跟踪主动感知问题，提出基于RNN和GNN的深度学习框架，利用历史CSI轨迹动态优化波束成形与RIS反射系数，性能显著优于非自适应方法。
2024-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Distributed Diversity: A Novel Distributed Reception Technique for Wireless Communication Systems
在本文中，我们考虑一个分布式接收的情况下，一个发射机广播信号到多个地理上分离的接收节点在衰落信道，每个节点转发几个比特表示处理版本的接收信号的融合中心。然后，融合中心尝试基于来自接收节点的转发信息和可能的信道状态信息来解码所发送的信号。我们发现，有一个很强的连接之间的问题，最小化的符号错误概率在融合中心的分布式接收和信道编码的编码理论。这种连接使我们能够设计一个统一的框架编码分布式分集接收。我们专注于线性分组码，如单纯形码或一阶Reed-Muller码，实现Griesmer界与平等，以最大限度地提高分集增益。由于其结构简单，不需要复杂的离线优化过程来设计所提出的编码分集技术在接收节点处的编码结构。所提出的技术可以支持广泛的分布式接收场景，即，发射机处的任意$M$元符号传输以及接收节点处的多比特接收信号处理。数值研究表明，所提出的编码分集技术可以实现实用的符号出错率，即使在中等的信噪比和接收节点的数量。
2014-03-29 cs.IT math.IT
Anti-Jamming Sensing with Distributed Reconfigurable Intelligent Metasurface Antennas
School of Information and Communications Engineering, Xi’an Jiaotong University（信息与通信工程学院，西安交通大学）；Ministry of Education Key Laboratory for Intelligent Networks and Network Security, Xi’an Jiaotong University（教育部智能网络与网络安全重点实验室，西安交通大学）
针对传统射频感知易受不良传播信道影响的问题，提出采用分布式可重构智能超表面天线（RIMSA）结合深度强化学习优化波束成形与感知映射，并设计综合SINR的损失函数，实现了抗干扰的高精度无线感知。
2025-08-07 cs.IT cs.LG eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surfaces with Reflection Pattern Modulation: Beamforming Design and Performance Analysis
可重构智能表面（RISs）的最新研究假设RISs可以通过反射传递信息，而不需要发射射频链，然而，这是一项具有挑战性的任务。在本文中，我们提出了一种具有反射模式调制的RIS增强型多输入单输出系统，其中RIS可以配置其反射状态，以通过无源波束形成来提高接收信号功率，同时通过反射来传递自己的信息。我们制定了一个优化问题，以最大限度地提高平均接收信号功率，通过联合优化在接入点（AP）的主动波束成形和被动波束成形在RIS的情况下，RIS的状态信息是统计已知的AP，并提出了一个高质量的次优解决方案的交替优化技术的基础上。我们分析了该方案在瑞利衰落信道下的渐近中断概率，推导出一个封闭形式的表达式。所提出的方案的可实现的速率也调查的情况下，发送的符号是从一个有限的星座。仿真结果验证了该方案的有效性，并揭示了各种系统参数对可达速率性能的影响。结果表明，该方案优于传统的RIS辅助系统，没有信息传输方面的可实现的速率性能。
2020-08-06 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface for Vehicular Communications: Exact Performance Analysis with Phase Noise and Mobility
最近的研究提供了一个近似的性能可重构智能表面（RIS）辅助系统在广义衰落信道的相位噪声造成的不完善的相位补偿在RIS。在本文中，我们开发了精确的分析和上限的RIS辅助车辆通信系统的性能考虑相位噪声与移动性在非对称衰落信道的相干组合接收信号反射的RIS元素和直接传输从源终端。我们采用了一种新的方法来表示PDF和CDF的产品的四个信道系数在一个单一的单变量Fox-H函数。我们使用导出的PDF开发一个精确的统计分析的端到端的SNR的RIS辅助系统使用多变量Fox-H函数。
2022-09-21 cs.IT eess.SP math.IT
Noncoherent Analog Network Coding using LDPC-coded FSK
模拟网络编码（ANC）是一种用于双向中继信道（TWRC）的吞吐量增加技术，其中两个端节点在相同的时间和频带上同时向中继器发送，随后中继器向端节点广播接收到的信号总和。ANC下的相干接收是具有挑战性的，因为需要所有节点的振荡器同步，多普勒频移进一步加剧了这个问题。本文提出了一种实现ANC的非相干M进制移频键控（FSK）解调器，该解调器产生适合于容量接近信道码的软输出，并支持信道解码器的信息反馈。该公式的一个独特之处是在接收符号概率密度函数中存在无限求和。当截断求和包含足够数量的项时，检测和信道解码成功。通过Monte Carlo仿真研究了调制阶数为2、4和8，信道编码和未编码操作，以及有和没有从解码器到解调器的信息反馈时的比特出错率性能。考虑用于仿真的信道码是由DVB-S2标准定义的LDPC码。据我们所知，这项工作是第一个开发非相干软输出解调器的ANC。
2017-03-04 cs.IT math.IT
Wireless MIMO Switching with Zero-forcing Relaying and Network-coded Relaying
具有多个天线的无线中继被称为多输入多输出（MIMO）交换机，如果它使用“预编码和转发”将其输入链路映射到其输出链路。也就是说，MIMO开关使用用于在下行链路中传输的某个矩阵来预编码上行链路中的接收信号向量。本文研究了具有完整信道状态信息的$K$站点和MIMO交换机的场景。MIMO交换机处的预编码器是迫零矩阵或网络编码矩阵。利用迫零预编码器，每个目的站仅接收其具有增强的噪声但没有干扰的期望信号。利用网络编码的预编码器，每个站不仅接收其期望的信号和噪声，而且可能还接收自干扰，其可以被完美地消除。预编码器的设计优化接收信号的信噪比在目的地进行了研究。对于迫零中继，在两个用户的情况下，在封闭的形式解决了这个问题，而在更多的用户的情况下，提出了有效的算法，并示出接近可以实现广泛的随机搜索。对于网络编码中继，我们提出了有效的迭代算法，可以进一步提高吞吐量。
2012-06-17 cs.IT cs.NI math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces for Doppler Effect and Multipath Fading Mitigation
由于设想的新用例和未来无线网络的潜在新要求，已经开始对6 G及更高级别的无线技术进行广泛的研究。尽管在过去几十年中已经引入了过多的现代物理层解决方案，但是不可否认的是，在可用频谱、适配的调制/编码解决方案以及相应的最大容量方面已经达到饱和水平。在这种情况下，通信通过可重构智能表面（RISs），这使得新的和有效的功能，包括波吸收，可调的异常反射，反射相位修改，出现作为一个潜在的候选人，以克服传统的无线系统的固有缺点。RISs的核心思想是将不可控的、随机的无线传播环境转化为一个可重构的通信系统实体，在信息转发中发挥积极作用。本文对移动无线通信系统中常见的多径衰落现象进行了重新审视，并从RISs的角度介绍了新颖而独特的解决方案。利用RISs消除或减轻移动接收机运动引起的多径衰落效应的可行性也进行了研究。结果表明，接收信号强度的快速波动，由于多普勒效应，可以有效地减少通过使用实时可调RIS。它也被证明，多径衰落效应可以完全消除时，在传播环境中的所有反射器都涂有RISs，而即使是几个RISs可以显着降低多普勒扩展以及在接收信号的深度衰落与几个相互作用的对象的一般传播环境。
2020-11-05 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Assisted UAV Communication: Joint Trajectory Design and Passive Beamforming
由于视距传输和灵活性，无人机（UAV）有效地提高了无线网络的吞吐量。然而，LoS链路容易因复杂的传播环境而严重恶化，特别是在城市地区。可重构智能表面（RISs）作为一种很有前途的技术，通过智能地反射接收信号，可以显著改善传播环境，提高通信质量。基于此，本文研究了一种新型的RIS辅助无人机通信系统中无人机轨迹和RIS无源波束形成的联合设计，以最大化平均可达速率。为了解决非凸问题，我们将其分为两个子问题，即无源波束形成和轨迹优化。我们首先推导出一个封闭形式的相移解决方案，为任何给定的无人机轨迹，以实现相位对准的接收信号从不同的传输路径。然后，与最优相移解，我们得到了一个次优轨迹的解决方案，通过使用逐次凸逼近（SCA）方法。数值结果表明，该算法可以大大提高系统的平均可达速率。
2019-12-07 cs.IT math.IT
Multi-Antenna Coded Content Delivery with Caching: A Low-Complexity Solution
我们研究了单小区网络中的下行链路波束成形与多天线基站服务缓存使能的用户。假设一个图书馆的文件具有共同的速率，我们制定的最小发射功率与主动缓存和编码交付作为一个非凸优化问题。虽然这个多个组播问题可以有效地解决连续凸近似（SCA），问题的复杂性呈指数增长的子文件的数量在每个时隙中传递给每个用户，这本身与用户的数量呈指数增长。我们引入了一个低复杂度的替代方案，通过分时，限制了用户在每个时隙收到的子文件的数量。然后，我们考虑联合设计的波束成形和内容交付与稀疏性约束，以限制在每个时隙中由用户接收的子文件的数量。数值仿真结果表明，低复杂度的计划只有一个很小的性能差距，通过解决稀疏约束的联合问题，并优于国家的最先进的结果在所有的信噪比（SNR）和速率值与足够数量的发射天线。低复杂度方案的可实现的自由度（DoF）的下限推导出其在高信噪比制度的性能特征。
2020-07-23 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Optimal Placement in Millimeter-Wave Networks
本文讨论了高定向毫米波链路中的最优可重构智能表面布局问题。特别是，我们提出了一种新的系统模型，考虑到在RIS平面和RIS大小的传输光束足迹之间的关系。随后，基于该模型，我们推导出接收信号功率的端到端表达式，并且在RIS尺寸小得多或至少等于发射波束覆盖区的情况下，提供近似的封闭形式表达式。此外，建立的表达式，我们得出的最佳RIS的位置，最大限度地提高了端到端的信号噪声比。最后，我们证实了分析结果通过模拟，揭示了重要的趋势，根据系统参数的最佳RIS的位置。
2021-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface: Power Consumption Modeling and Practical Measurement Validation
针对RIS功耗建模与验证的空白，提出将RIS硬件分为FPGA控制板、驱动电路和单元单元三部分的功耗模型，并通过五种不同RIS的实测验证其通用性，进而探讨低功耗设计方法。
2024-02-06 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial Equalization Before Reception: Reconfigurable Intelligent Surfaces for Multi-path Mitigation
可重构智能表面（RISs），使可调的异常反射，已出现作为一种很有前途的方法，以提高无线系统。在本文中，我们建议使用RIS作为空间均衡器，以解决众所周知的多径衰落现象。通过引入一些可控的路径来人为地对抗经由RIS的多径衰落，我们可以在传输过程中而不是在接收端进行均衡，这样所有的用户就可以共享同一个均衡器。与RIS的波束成形应用（其旨在最大化接收器处的接收能量）不同，均衡应用的目标是减少符号间干扰（ISI），这使得RIS处的相移不同。为此，我们提出了相移优化问题，并提出了一种迭代算法来解决它。仿真结果表明，与基准方案相比，可以有效地消除多径衰落的影响。
2021-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
Active Sensing for Localization with Reconfigurable Intelligent Surface
本文研究借助RIS的上行链路定位问题，提出一种基于LSTM和DNN的主动感知策略，通过自适应调整RIS反射系数以降低定位误差，且支持提前停止并产生可解释结果。
2023-10-19 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of a Two-Tile Reconfigurable Intelligent Surface Assisted $2\times 2$ MIMO System
我们考虑一个两瓦可重构智能表面（RIS）辅助无线网络与两个天线的发送器和接收器在瑞利衰落。我们表明，平均接收的信噪比（SNR）的最佳传输和组合向量的左，右奇异空间的RIS接收机和发射RIS信道矩阵，分别给出。此外，RIS的两个瓦片处的最佳相位由后一空间的元素的相位确定。为了进一步研究相位补偿的效果，我们统计特征的平均SNR的所有可能的组合的传输和组合方向有关后者的奇异空间推导出新的表达式的中断概率和吞吐量的每一个这些模式。此外，为了比较，我们推导出相应的表达式，在没有RIS。我们的结果表明，由于相位补偿在RIS的$2$ \，dB的近似SNR改善。
2020-10-08 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
Opportunistic Relaying for Space-Time Coded Cooperation with Multiple Antenna Terminals
本文研究了瑞利衰落信道下多天线终端的无线中继网络，并在放大转发（A&F）模式下应用了分布式空时编码（DSTC）。A&F方案以每个中继器发送接收到的符号的线性组合的缩放版本的方式使用。结果表明，结合中继站的功率分配，A&F DSTC导致机会中继方案，其中仅选择最佳中继站来中继源的空时编码信号。此外，假设在源节点的源中继CSI的知识，我们设计了一个有效的功率分配，优于均匀功率分配的源天线。接下来，假设M-PSK或M-QAM调制，我们分析了所提出的协作分集传输方案在具有多天线源和目的地的无线中继网络中的性能。我们推导出在目的地接收到的SNR的概率密度函数（PDF）。然后，PDF被用来确定符号出错率（SER）在瑞利衰落信道。我们推导出封闭形式的近似的平均SER在高信噪比的情况下，从中我们找到系统的分集阶RminfNs;Ndg，其中R，Ns和Nd是中继，源天线和目的地天线的数量，分别。仿真结果表明，当R = 2，Ns = 2，Nd = 1时，在误码率为10^{-4}时，该系统的信噪比比A&F MIMO DSTC系统提高了6 dB以上。
2011-02-12 cs.IT math.IT
Bit Error Rate Analysis for Reconfigurable Intelligent Surfaces with Phase Errors
在本文中，我们分析了可重构智能表面（RIS）使能通信系统的量化信道相位补偿在瑞利衰落信道的错误概率。推导了接收信号幅度的概率密度和特征函数，并用于计算出错率的精确表达式。所得到的表达式是通用的，因为它们适用于任意数量的反射元件N和量化级别L。我们引入了一个精确的渐近分析，在高信噪比（SNR）制度，从我们证明，特别是，多样性的顺序是N/2时，L=2和N时，L >2。理论框架和研究结果进行了验证与蒙特卡洛模拟的帮助。
2021-01-08 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Multiuser Tracking and Signal Detection in ISAC
本文研究了RIS辅助ISAC系统中的多用户跟踪与信号检测问题，通过建立概率信号模型并提出混合变分消息传递算法在线估计用户状态，显著提升了跟踪与信号检测性能。
2025-09-17 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Measurements for Multi-path Mitigation with Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RIS）具有可灵活配置的单元结构，能够对电磁波进行操控，是一种抗无线通信中多径衰落的有效技术。本文提出了一种用于RIS辅助无线通信的双路径传播模型，该模型同时考虑了从发射机到接收机的直接路径和RIS提供的辅助路径。提出的传播模型揭示了通过适当的配置可以优化RISs的相移，以减轻多径衰落。特别是，四种类型的RI具有不同的配置能力的介绍和性能提高接收信号功率凭借辅助路径，以抵抗快衰落，通过大量的仿真结果进行了比较。此外，一个RIS工作在35 GHz的用于实验测量。实验结果验证了RIS具有抗快衰落的能力，从而提高了接收性能，为进一步的研究奠定了基础。
2021-09-24 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Evaluation for Subarray-based Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Communication Systems
本文研究子阵列方案对RIS辅助无线通信系统频谱效率和能量效率的影响，推导遍历频谱效率上界并提出最优相移设计，解析评估其对能量效率的作用。
2023-09-22 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
Enabling Smart Radio Environments in the Frequency Domain With Movable Signals
Imperial College London（帝国理工学院）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出在频域中通过可移动信号实现智能无线电环境，分析了MISO系统中可移动信号在视距和非视距条件下的性能，展示了其在接收功率上的优势。
2026-05-01 cs.IT eess.SP math.IT
Learning Based User Scheduling in Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Multiuser Downlink
可重构智能表面（RIS）能够智能地控制入射电磁波的相位，以改善基站（BS）和用户之间的无线传播环境。本文研究了在导频开销有限的RIS辅助下行链路网络中，联合用户调度、RIS配置和BS波束成形问题。我们表明，图神经网络（GNN）与置换不变和等变属性可以用来适当地调度用户和设计RIS配置，以实现高的整体吞吐量，同时占用户之间的公平性。与传统的先估计信道，然后优化用户调度、RIS配置和波束形成器的方法相比，本文提出了一种利用GNN直接从一组非常短的导频中获得优化的用户调度，然后利用第二个GNN优化RIS配置，最后根据总的有效信道设计BS波束形成器。数值结果表明，该方法比传统的基于信道估计的方法更有效地利用了接收导频，并且可以推广到任意用户数的系统。
2022-05-12 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Communications Through Reconfigurable Intelligent Surfaces
移动通信的未来看起来令人兴奋，因为潜在的新用例和未来第六代（6 G）及更高无线网络的挑战性要求。自从无线通信的现代时代开始以来，传播介质已经被感知为发射机和接收机之间的随机行为实体，由于所发射的无线电波与周围物体的不可控的相互作用，这降低了接收信号的质量。另一方面，无线通信中最近出现的可重构智能表面使得网络运营商能够通过克服自然无线传播的负面影响来控制无线电波的散射、反射和折射特性。最近的研究结果表明，可重构智能表面可以有效地控制波前，例如，相位、幅度、频率甚至极化，而不需要复杂的解码、编码和射频处理操作。受这种新兴技术潜力的推动，本文旨在为读者提供关于最先进解决方案的详细概述和历史视角，并详细阐述与其他技术的根本差异，最重要的开放研究问题，以及为什么使用可重构智能表面需要重新考虑通信的原因-目前在无线网络中使用的理论模型。本文还使用数学技术探讨了可重构智能表面辅助通信系统的理论性能极限，并详细阐述了智能表面在6 G及更高无线网络中的潜在用例。
2019-07-19 cs.IT eess.SP math.IT
On the Identification of SM and Alamouti Coded SC-FDMA Signals: A Statistical-Based Approach
信号识别代表了接收机识别信号类型及其参数的任务，其应用于军事和商业通信。本文研究了单天线接收机接收单载波频分多址（SC-FDMA）信号时，空间复用（SM）和阿拉姆（AL）空时分组码（STBC）的识别问题。我们开发了一个判别功能的基础上接收信号的四阶统计，以及一个恒定的虚警率决策标准，它依赖于统计特性的特征估计。此外，我们提出的理论性能分析所提出的识别算法。该算法不需要信道或噪声功率估计、调制分类和块同步。仿真结果表明了该算法的有效性，以及与理论分析非常吻合。
2016-12-12 cs.IT math.IT
Space Shift Keying with Reconfigurable Intelligent Surfaces: Phase Configuration Designs and Performance Analysis
可重构智能表面（RIS）辅助传输和空间移位键控（SSK）出现作为未来的节能无线系统的有前途的候选人。本文提出了两种基于RIS的SSK方案，分别有效地改善了传统SSK系统的错误和吞吐量性能。第一种称为RIS-SSK与被动波束形成（RIS-SSK-PB），采用RIS进行波束形成，并以任意两个决策点之间的最小平方欧几里德距离最大化为目标。第二种称为具有Alamouti空时块编码的RIS-SSK（RIS-SSK-ASTBC），其采用用于ASTBC的RIS，并且使得RIS能够传输其自身的Alamouti编码信息，同时将入射的SSK信号反射到目的地。分别针对RIS-SSK-PB和RIS-SSK-ASTBC设计了低复杂度的波束形成器和高效的最大似然（ML）检测器。源和/或RIS的平均比特错误概率的近似表达式推导出封闭形式假设ML检测。大量的计算机模拟进行验证的性能分析。结果表明，RIS-SSK-PB明显优于现有的无RIS和基于RIS的SSK方案，RIS-SSK-ASTBC能够实现高可靠的传输，提高吞吐量。
2021-02-03 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface assisted Multi-user Communications: How Many Reflective Elements Do We Need?
由多个反射元件组成的可重构智能表面（RISs）是一种很有前途的技术，以提高通信质量，因为它们可以创造有利的传播条件。在这封信中，我们的反射元件的数量和系统的和速率在RIS辅助的多用户通信的基本关系的特征。从以前的工作中可以看出，接收信噪比（SNR）可以随RIS反射元件的平方数线性增加，但多少元件才足以提供可接受的系统和速率仍然是一个悬而未决的问题。为此，我们推导出渐进容量与迫零（ZF）预编码，然后讨论需要多少反射元件，使系统的总速率的能力的比率可以超过一个预定义的阈值。数值结果验证了我们的分析。
2020-12-19 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of Reconfigurable Intelligent Surfaces for Indoor and Outdoor Applications in Future Wireless Networks
可重构智能表面（RIS）授权通信是有前途的6 G技术之一，其允许通过使用人造表面操纵冲击波将无线信道转换为智能发射实体。在本文中，使用RIS的潜在好处进行了调查，为室内/室外设置和各种频段（从6 GHz以下的毫米波）。首先，一个一般的系统模型与一个单一的RIS被认为是和总的反射元素的数量上的概率分布的接收信噪比和错误性能的影响进行了研究，在莱斯衰落。同样对于这种情况下，路径损耗指数进行了分析，考虑经验路径损耗模型。此外，传输模型与多个RIS的室内和室外非视距（NLOS）的情况下开发和分析。传统的RIS选择策略也集成了系统配备了多个RIS的第一次。通过大量的仿真，它表明，RIS辅助系统提供了有前途的解决方案，室内/室外的情况下，在各种工作频率，并表现出显着的结果，即使在系统的缺陷，如有限的范围相位调整和不完善的信道相位估计在RIS的错误性能和可实现的数据率。
2020-08-30 cs.IT eess.SP math.IT
Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces: A Multi-Sector Mode Enabling Highly Directional Full-Space Wireless Coverage
可重构智能表面（RIS）由于其通过近被动可重构元件来操纵传播环境的潜力而获得了很大的关注。在我们以前的工作中，我们分析并提出了一个超越对角RIS（BD-RIS）模型，它不限于传统的对角相移矩阵，统一不同的RIS模式/架构。在本文中，我们创建了一个新的分支BD-RIS支持多部门模式。多扇区BD-RIS被建模为连接到多端口组连接的可重构阻抗网络的多个天线。更具体地，天线被划分为$L$（$L \ge 2$）扇区，并且被布置为多边形棱柱，其中每个扇区覆盖$1/L$空间。与近年来提出的智能全向（或同时发射和反射RIS）的概念不同，多扇区BD-RIS不仅可以实现全空间覆盖，而且由于每个扇区的高方向性波束，可以获得显著的性能增益。利用所提出的模型，我们首先推导出多扇区BD-RIS辅助单用户系统的接收信号功率的比例律。然后，我们提出了有效的波束形成设计算法，以最大限度地提高多扇区BD-RIS辅助多用户系统的总速率。仿真结果验证了所提出的设计的有效性，并证明了所提出的多扇区BD-RIS的性能增强。
2023-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Coded Beam Training for RIS Assisted Wireless Communications
针对RIS辅助通信中低信噪比导致波束训练精度下降的问题，提出编码波束训练框架，通过新码字设计准则和降维编码器，利用信道编码纠错能力，实现低信噪比下准确波束训练。
2025-01-23 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wireless Localization
毫米波和大型天线阵列技术在精确无线定位方面的优势近年来受到广泛关注。然而，如何进一步提高无线定位的准确性，即使在视线受阻的情况下，在很大程度上是未被发现的。本文将可重构智能曲面（RIS）引入到系统中，使定位更加精确。首先，我们建立了三维RIS辅助无线定位信道模型。在此之后，我们推导出Fisher信息矩阵和Cramer-Rao下界评估的绝对移动台位置的估计。最后，我们提出了一种替代的优化方法和梯度下降的方法来优化反射波束形成，其目的是最小化的Cramer-Rao下限，以获得更准确的估计。结果表明，本文提出的方法显著提高了定位精度，利用大量反射单元的RIS可以实现分米级甚至厘米级的定位。
2020-09-16 cs.IT math.IT
Over-the-Air Computation via Reconfigurable Intelligent Surface
空中计算（AirComp）是一种通过利用多址信道的波形叠加特性在物联网（IoT）网络中进行快速无线数据聚合的颠覆性技术。然而，AirComp的性能受到物联网设备和接入点之间所有链路中最差信道条件的影响。本文提出了一种可重构智能表面（RIS）辅助的AirComp系统，通过重构传播信道来提高接收信号功率，从而缓解性能瓶颈。为了最大限度地减少AirComp失真，我们提出了一种AirComp收发器和RIS相移的联合设计，然而这是一个非常棘手的非凸规划问题。为此，我们开发了一种新的交替最小化框架，结合逐次凸逼近技术，证明了单调收敛。为了降低计算复杂度，我们将每个交替中的子问题转化为光滑的凹凸鞍点问题，然后通过提出一种仅涉及一系列封闭形式更新的R-Prox方法来解决。仿真结果表明，该算法的计算时间可以比现有算法的计算时间减少两个数量级，同时达到类似的失真性能。
2021-05-11 cs.IT eess.SP math.IT
A Deep Reinforcement Learning Approach for Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文提出一种无需控制链路的自主RIS方案，利用少量感知单元和深度Q网络强化学习提升网络总速率，实现零开销部署。
2024-03-19 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
RIS-Assisted OTFS Communications: Phase Configuration via Received Energy Maximization
针对高速无线通信性能提升需求，提出RIS辅助OTFS通信的新型相移设计算法，通过优化接收能量与信道增益，下行场景下误码率性能优于基准方案4 dB以上，且增益随RIS单元数增加而提升。
2024-04-12 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Feedback for Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Wireless Communications
可重构智能表面（RIS）由于能够智能地改变无线传播环境而受到广泛关注。信道反馈在频分双工（FDD）RIS辅助的无线通信中是必不可少的，因为下行链路信道状态信息（CSI）需要由基站（BS）从用户设备（UE）获取以用于BS和RIS处的联合波束成形。在本文中，我们利用RIS信道的单结构稀疏性，这意味着不同用户的稀疏角域信道共享相同的结构稀疏性只在列维，但不是在行维。基于这一特性，我们提出了一种低开销的降维信道反馈方案。具体地，可以用结构化信息和非结构化信息来表示下行链路CSI。根据单结构稀疏性，多用户信道的结构化信息可以由一个用户反馈给基站，而非结构化信息可以由不同的用户分别以很低的开销反馈给基站。此外，通过利用角度相干时间，可以进一步减少每个用户的开销，同时仍然可以保证接近最优的性能。仿真结果表明，与传统方法相比，该方案可减少80%的信道反馈开销。
2020-04-15 cs.IT eess.SP math.IT
Filtering Reconfigurable Intelligent Computational Surface for RF Spectrum Purification
针对带外信号导致的射频频谱污染问题，提出滤波可重构智能计算表面（FRICS）结构，通过动态反射或吸收带内外信号提升传输质量，并在D2D和V2X场景中验证了其在SINR和能效上的优越性。
2024-06-26 cs.IT eess.SP math.IT
Closed-Form Global Optimization of Beyond Diagonal Reconfigurable Intelligent Surfaces
针对超对角可重构智能表面（BD-RIS）缺乏全局最优散射矩阵闭式解的问题，本文推导了分组和全连接架构的闭式最优解，可在任意信道下达到理论上界，且复杂度低于现有迭代算法，适用于SISO、MIMO、MISO等多种系统。
2023-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface Aided Integrated Communication and Localization with a Single Access Point
针对单接入点室内定位难题，本文提出一种多RIS辅助的两阶段信道估计与定位方法，利用牛顿化正交匹配追踪和角度伪谱估计到达角，实现厘米级定位精度。
2025-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Capacity Enhancement for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Wireless Network: from Regular Array to Irregular Array
可重构智能表面（RIS）是未来6G无线通信的一个发展方向。然而，RIS元件数量的增加导致信道获取的高开销和不可忽略的功耗。因此，如何在RIS要素有限的情况下提高系统容量至关重要。与传统的规则RIS的元素被安排在一个规则的网格，在本文中，我们提出了一个不规则的RIS结构，以提高系统的容量。其关键思想是在一个扩大的表面上不规则地配置给定数量的RIS单元，与常规RIS相比，这提供了额外的空间自由度。这样，可以提高接收信号功率，从而可以提高系统容量。然后，我们制定了一个联合的拓扑结构和预编码优化问题，以最大限度地提高不规则的RIS辅助通信系统的容量。在此基础上，提出了一种低复杂度的RIS拓扑和预编码交替优化算法。特别地，使用基于禁忌搜索的方法来设计不规则RIS拓扑，并引入基于邻居提取的交叉熵方法来优化预编码设计。仿真结果表明，在受限于RIS单元数的情况下，所提出的非规则RIS能显著提高系统容量。
2023-01-13 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Power Control and Beamforming for Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Uplink IoT Networks
最近，可重构智能表面（RIS），由大量的低成本反射元件的平面元表面，由于其能够通过重新配置无线传播环境，以提高频谱和能量效率的能力，受到了广泛的关注。在本文中，我们提出了一种RIS相移和BS波束成形优化技术，该技术可最大限度地降低RIS辅助物联网网络的上行链路发射功率。提出的方案，称为黎曼共轭梯度为基础的联合优化（RCG-JO）的关键思想，是联合优化的RIS相移和BS波束形成矢量使用黎曼共轭梯度技术。通过利用单位模相移集和单位范数波束形成向量集的乘积黎曼流形结构，将非凸上行链路功率最小化问题转化为无约束问题，并在乘积黎曼流形上求出最优解.从性能分析和数值评估，我们表明，建议RCG-JO技术实现了$94\%$减少上行链路发射功率比传统的计划，没有RIS。
2022-03-17 cs.IT math.IT
Goal-Oriented Communication for Networked Control Assisted by Reconfigurable Meta-Surfaces
本文针对网络化控制系统场景，构建可重构超表面辅助的面向目标通信框架，以系统任务性能为导向优化超表面相移与控制器策略，联合最小化调节代价，并提出半定松弛近似解法。
2024-05-20 cs.IT math.IT math.OC
Network-Coded Multiple Access with High-order Modulations
本文介绍了第一个网络编码多址（NCMA）系统的原型操作高阶调制高达16-QAM。NCMA联合利用物理层网络编码（PNC）和多用户解码（MUD）来提高多包接收系统的吞吐量。现有的NCMA解码算法，最初设计的BPSK，直接推广到高阶调制，将导致巨大的性能下降。吞吐量下降是由来自不同节点的接收信号之间的相对相位偏移引起的。为了避免相位偏移问题，本文研究了一种在接入点（AP）处具有多个接收天线的NCMA系统，简称MIMO-NCMA。我们提出了一种低复杂度的符号级NCMA解码器，与MIMO一起，可以大大减轻相对相位偏移引起的性能下降。为了证明MIMO-NCMA在高阶调制中的可行性和优势，我们在软件无线电上实现了我们的设计。实验结果表明，在信噪比为10 dB时，QPSK MIMO-NCMA的吞吐量是BPSK NCMA和QPSK MUD的两倍。对于可以支持16-QAM的较高SNR，MIMO-NCMA的吞吐量可以高达BPSK NCMA的3.5倍。总之，本文提供了一个可实现的框架，高阶调制NCMA。
2016-08-15 cs.IT math.IT
Joint Multi-User Tracking and Signal Detection in Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Cell-Free ISAC Systems
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出了一种基于可重构智能表面的无基站ISAC系统，通过联合优化多用户跟踪与信号检测，利用贝叶斯方法和混合变分信息传递算法提升性能。
2026-02-20 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Sensing Surface aided Wireless Powered Communication Networks: A Sensing-Then-Reflecting Approach
本文提出一种可重构智能感知表面（RISS），利用DOA估计替代传统信道估计以降低导频开销并独立于混合接入点运行，通过先感知后反射策略提升无线供电通信网络性能，数值结果验证了其相对传统方案的显著增益。
2023-10-20 cs.IT eess.SP math.IT
Full-Duplex-Enabled Joint Communications and Sensing with Reconfigurable Intelligent Surfaces
本文提出一种全双工MIMO近场可重构智能表面联合通信与感知方案，通过联合优化波束成形与RIS相位配置，在满足CRB约束下最小化雷达接收功率并最大化下行速率，显著提升通信与感知性能并降低自干扰消除需求。
2023-06-19 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces Relying on Non-Diagonal Phase Shift Matrices
可重构智能表面（RIS）作为未来无线通信的一种潜在技术，能够智能地改善信号传播环境，已得到广泛的研究。在常规设计中，每个RIS元件独立于所有其他RIS元件来配置和反射其接收信号，这导致对角相移矩阵。相比之下，我们提出了一种新的RIS架构，其中入射到一个元件上的信号可以在适当的相移调整后从另一个元件反射，这增加了RIS相移设计的灵活性，因此，潜在地提高了系统性能。所得的RIS相移矩阵也具有非对角元素，与传统设计的纯对角结构相反。与现有技术的全连接/组连接RIS结构相比，我们提出的RIS结构具有更低的复杂度，同时获得比组连接RIS结构更高的信道增益，并且接近全连接RIS结构。我们制定和解决的问题，最大限度地提高我们提出的RIS架构的可实现的速率，通过联合优化发射波束成形和非对角相移矩阵的基础上交替优化和半定松弛（SDR）的方法。推导了信道增益、中断概率和误码率的解析表达式。仿真结果表明，我们提出的RIS架构的结果在可实现的速率方面的改进性能相比，传统的架构，无论是在单用户以及在多用户的情况下。
2022-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Trace Maximization
可重构智能表面（RIS）作为未来无线网络中增强连接性、容量和能量效率的创新，最近受到了极大的关注。最近的工作表明，这种RIS增强的通信可以通过智能地塑造多径传播环境的特性来显著增强性能，以将能量集中在期望的方向上并规避诸如阻塞的障碍，特别是对于毫米波（mmW）、太赫兹（THz）和更高频率的通信。在本文中，我们研究优化（幅度和相位）RIS设计在点对点多径MIMO链路和研究的影响下，完美的信道状态信息在发射机（TX），接收机（RX）和RIS的假设下的链路容量。具体来说，我们提出了RIS设计的基础上的复合TX-RIS-RX链路矩阵的轨迹的最大化，这是在RX的平均功率的测量。我们提出了两个RIS设计：一个对角RIS矩阵，和一个一般的RIS矩阵代表一个更先进的架构。在这两种情况下，最优设计对应于计算由分量信道矩阵引起的某些厄米特矩阵的主特征向量。我们说明了优化的RIS设计的容量性能，并将其与基线设计（随机幅度和相位）和最近提出的低复杂度纯相位设计进行比较。我们目前的结果稀疏和丰富的多径，也考虑视线路径的影响。我们的研究结果表明，虽然所有的设计提供了相当的能力，在高信噪比（SNR），建议的最佳设计提供了大量的增益在较低的SNR。
2021-09-13 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Control Information and Power Transmission for Reconfigurable Intelligent Surfaces
可重构智能表面（RISs）是具有附加电子电路的平面结构，其能够实现部分可编程通信环境。RIS操作可以被认为是几乎无源的，因为它通过简单地将撞击的行波反射向期望的方向来起作用，因此仅需要能量来重新配置其反射元件（RE）。本文解决了无线供电RIS电路通过控制信令的问题。通过考虑两个基本原则来考虑同时无线信息和功率传输（SWIPT）：控制信号的信号质量足以用于信息检测，以及有足够的收获能量用于重新配置。一些最常见的SWIPT接收机（分时，功率分配，动态功率分配，和天线选择）进行了研究，并制定了相应的建议的优化问题，实现上述原则，并在封闭的形式解决。数值结果表明，所提出的方法在接收功率波动的存在下的有效性。
2021-08-30 cs.ET cs.IT math.IT
