Large Intelligent Surface for Positioning in Millimeter Wave MIMO Systems
用于第五代（5G）蜂窝通信的毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）系统由于其大带宽和固有的高角度分辨率，还可以实现单锚点定位和对象跟踪。在本文中，我们引入了新发明的概念，大智能表面（LIS），毫米波定位系统，研究的理论性能界限（即，Cramér-Rao下界）进行定位，并与传统的单直接链路单非视距路径定位方案进行了比较，分析了LIS阵元数和移相器值对定位精度的影响，从理论分析和数值研究中验证了LIS的定位性能更好。
2019-09-30 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Beam Training and Positioning For Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Millimeter Wave Communications
智能反射面（IRS）为毫米波通信中的链路阻塞问题提供了一种经济有效的解决方案，其前提是准确估计（1）基站/接入点（BS/AP）和移动终端（MT）的最佳波束，（2）IRS的最佳反射模式，以及（3）链路阻塞。在本文中，我们进行波束训练设计IRS辅助毫米波通信估计上述参数。为了获得最佳波束和反射模式，我们首先执行随机波束形成和最大似然估计来估计BS/AP（或IRS）和MT之间的视线（LoS）路径的到达角（AoA）和离开角（AoD）。然后，与估计的AoA和AoD，我们提出了一种迭代定位算法，实现厘米级的定位精度。获得的位置信息不仅是一个附带的好处，而且使我们能够交叉验证和增强AoA和AoD的估计，并有助于预测阻塞指标。数值结果表明，我们提出的波束训练方案的优越性，并验证了位置信息带来的性能增益。
2021-01-12 cs.IT eess.SP math.IT
Leveraging Location Information for RIS-aided mmWave MIMO Communications
由外部定位系统提供的位置信息，例如，卫星导航可以在可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出网络的波束对准和信道参数估计过程中用作先验信息。受益于这样的先验信息的可用性，尽管不完美，但是波束对准和信道参数估计过程可以在所有终端处探索较少候选波束的情况下显著加速。我们提出了一种实用的信道参数估计方法，通过原子范数最小化，它优于标准的波束对准方面的均方误差和有效频谱效率相同的训练开销。
2021-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
IRS-Based Integrated Location Sensing and Communication for mmWave SIMO Systems
在本文中，我们建立了一个集成的传感和通信（ISAC）系统的基础上分布式半被动智能反射表面（IRS），它允许位置传感和数据传输同时进行，共享相同的频率和时间资源。设计了基于ISAC的ISAC系统的详细工作流程，包括传输协议、位置检测和波束形成优化。具体地，每个相干块由两个周期组成，具有两个时间块的ISAC周期和纯通信（PC）周期。在ISAC周期的每个时间块期间，同时执行数据传输和用户定位。在第一时间块中估计的用户位置将用于第二时间块中的波束成形设计。在PC时段期间，通过调用在ISAC时段的第二时间块中估计的用户位置来进行波束成形设计，仅进行数据传输。{ \color{black}}仿真结果表明，所提出的位置感知方案可以达到毫米级的定位精度，证明了所提出的基于ISAC的IRS框架的优势。此外，本文提出的两种基于位置估计的波束形成方案与基于理想信道状态信息的基准波束形成方案的性能相当，验证了利用位置感知信息进行波束形成设计的有效性。
2022-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
DRL-based Joint Beamforming and BS-RIS-UE Association Design for RIS-Assisted mmWave Networks
可重构智能表面（RIS）由于能够建立可重构的无线传播网络，被认为是解决毫米波通信阻塞问题的一种非常有前途的技术。在本文中，我们专注于由多个基站（BS）服务的一组用户设备（UE）的RIS辅助毫米波通信网络。考虑到BS-RIS-UE关联问题决定了RIS应该帮助哪个BS和UE，我们联合优化BS-RIS-UE关联和RIS处的被动波束成形，以最大化系统的和速率。为了解决这一棘手的非凸问题，提出了一种基于软行动者-批评者（SAC）深度强化学习（DRL）的联合波束形成和BS-RIS-UE关联设计算法，该算法通过与环境交互，使用较少的先验信息学习最佳策略，并结合策略信息熵最大化，避免陷入局部最优解。仿真结果表明，与基准方案相比，所提出的SAC-DRL算法可以获得显着的性能增益。
2022-02-19 cs.IT eess.SP math.IT
Cramér-Rao Bounds for Holographic Positioning
多天线阵列在无线通信网络以及定位和传感应用中发挥着关键作用。在高载波频率（在毫米波范围内）下使用大型天线阵列推动了波前不再是平面而是球形的传播方式。这允许从接收到的信号推断发送源的位置和取向，而不需要使用位于已知位置的多个锚节点。为了了解大型天线阵列定位的基本限制，本文结合波传播理论与估计理论，并计算Cramér-Rao界（CRB）的基础上的电场的三个笛卡尔分量的源位置的估计，观察到在一个矩形表面区域。该问题被称为全息定位，并通过考虑发射源的辐射角图案来公式化，该辐射角图案通常在标准信号处理模型中被忽略。我们假设源是一个赫兹偶极子，并解决在这两种情况下的全息定位问题，也就是说，有和没有其方向的先验知识。为了简化分析和获得进一步的见解，我们还考虑了偶极子位于垂直于表面中心的直线上的情况。数值和渐近结果给出量化的CRBs，并量化的最终估计精度的各种系统参数的影响。事实证明，实际尺寸的表面可以保证毫米波波段中的厘米级精度。
2022-11-03 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
RIS-Aided Angular-Based Hybrid Beamforming Design in mmWave Massive MIMO Systems
针对毫米波大规模多输入多输出（MIMO）系统，提出了一种可重构智能表面（RIS）辅助和基于角度的混合波束形成（AB-HBF）技术。所提出的RIS-AB-HBF架构由三个阶段组成：（i）RF波束形成器，（ii）基带（BB）预编码器/组合器，以及（iii）RIS相移设计。首先，为了减少RF链的数量和信道估计开销，RF波束形成器基于基于3D几何的毫米波信道模型使用信道的慢时变角度参数来设计。第二，BB预编码器/组合器的设计，利用从BB阶段看到的减小大小的有效信道。然后，通过自然启发的粒子群优化（PSO）算法调整RIS的相移，以最大化系统的可实现速率。说明性的仿真结果表明，在AB-HBF系统中使用的RIS有可能提供更有前途的优势，在系统设计的可靠性和灵活性。
2022-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Transmitter Side Beyond-Diagonal RIS for mmWave Integrated Sensing and Communications
本文提出一种发射端BD-RIS辅助的毫米波ISAC架构，并设计两阶段算法联合优化数字波束成形与散射矩阵，实现通信和感知性能的双重提升。
2024-04-26 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Transmitting and Reflecting (STAR)-RIS for Harmonious Millimeter Wave Spectrum Sharing
用于5G通信的毫米波（mmWave）频谱带的开放激发了对这些高频下的新型频谱共享解决方案的需求。事实上，最近出现了可重新配置的智能表面（RIS），以实现频谱共享，同时提高现任者的服务质量（QoS）。尽管如此，由于毫米波频带的不利传播特性，毫米波频带上的共存仍然具有持续的挑战性。因此，发起毫米波频谱共享需要RIS进一步帮助改善毫米波频带上的QoS，而不危及频谱共享需求。本文提出了一种新的同时发射和反射RIS（STAR-RIS）辅助解决方案，以实现毫米波频谱共享。特别是，利用STAR-RIS的发射和反射能力来分别解决毫米波频谱共享和QoS要求。在主网络（例如雷达发射-接收对）和辅网络之间的STAR-RIS使能的频谱共享问题被公式化为优化问题，其目标是最大化辅多输入单输出（MISO）网络上的下行链路和速率，同时限制主网络上的干扰。此外，STAR-RIS响应系数和波束形成矩阵在二次网络的联合优化。为了解决这个非凸问题，交替迭代算法，其中的STAR-RIS响应系数和波束形成矩阵使用逐次凸逼近方法获得。仿真结果表明，所提出的解决方案优于传统的RIS计划毫米波频谱共享，实现了14.57%的频谱效率增益。
2023-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation via Direct Calculation and Deep Learning for RIS-Aided mmWave Systems
本文提出了一种新的可重构智能表面（RIS）架构，使信道估计的RIS辅助毫米波（毫米波）系统。更具体地，提出了两种信道估计方法，即直接计算（DC）和深度学习（DL）方法，将整体信道估计巧妙地转换为两个任务：信道估计和少量有源单元的角度参数估计。特别地，直接计算方法直接通过相邻有源元件的信道估计来计算角度参数，并且在此基础上，DL方法降低了角度偏移率，并且进一步提高了角度参数估计的精度。与传统的方法相比，所提出的方案降低了RIS信道估计的复杂度，同时优于波束训练方法的最小平方误差，可达速率和中断概率。
2020-08-19 cs.IT eess.SP math.IT
mmWave Coverage Extension Using Reconfigurable Intelligent Surfaces in Indoor Dense Spaces
在这项工作中，我们考虑部署可重构的智能表面（RISs），以扩展毫米波（mmWave）网络在室内密集空间的覆盖范围。我们首先将RIS集成到射线跟踪模拟中，以真实地捕获传播特性，然后制定一个非凸优化问题，该问题在速率约束下最小化RIS的数量。我们提出了一个可行的点追踪和连续凸近似算法，它解决了这个问题，通过联合选择RIS的位置，优化RIS的相移，并分配时间资源给用户设备（UE）。数值结果证明了通过使用至少四个RI的实质性覆盖扩展，并且对于飞机机舱的所考虑区域中的UE保证了130 Mbit/s的数据率。
2023-02-18 cs.IT eess.SP math.IT
Stochastic Geometry based Interference Analysis of Multiuser mmWave Networks with RIS
在本文中，我们利用随机几何工具来估计通过可重构智能表面（RIS）在毫米波（mmWave，30-300 GHz）频段，特别是在D波段（110-170 GHz）的干扰传播。最近，为了在非视距（NLOS）通信情况下最大化信道增益，RISs引起了极大的兴趣。我们推导出RIS供电系统中随机干扰电平的表达式，并进行了仿真验证。将示出经由RIS链路的干扰水平与设计的RIS链路或LOS干扰相比相当小，因为随机干扰损失RIS增益的显著部分。分析了大阵近场远场信道和天线增益的有效性。结果表明，虽然高频系统需要大的阵列，推动远场远离天线，远场方程是非常准确的近场的一半左右的方式。
2021-07-13 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for RIS-aided mmWave Massive MIMO System Using Few-bit ADCs
毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（massive multiple-input multiple-output，massive MIMO）是第五代及以后无线通信系统中最有前途的技术之一。然而，大量的天线导致高功耗和硬件成本，并且高频通信给基站（BS）处的模数转换器（ADC）带来沉重的负担。此外，在大型天线阵列系统中为每个天线配备高精度ADC成本太高。采用低分辨率ADC来解决这个问题是有希望的。在本文中，我们研究了毫米波大规模MIMO系统的级联信道估计的可重构智能表面（RIS）与BS配备了几位ADC的辅助。由于级联信道的低秩特性，级联信道的估计可以用低秩矩阵完备化问题来表示。本文提出了一种贝叶斯最优信道估计框架，用于估计用户-基站-基站级联信道，以解决量化带来的信息丢失问题。为了实现估计器和实现矩阵完成，我们使用高效的双线性广义近似消息传递（BiG-AMP）算法。大量的仿真结果表明，我们提出的方法可以准确地估计级联信道的RIS辅助毫米波大规模MIMO系统与低分辨率ADC。
2023-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
On the Performance of RIS-Aided Spatial Scattering Modulation for mmWave Transmission
本文研究RIS辅助空间散射调制在毫米波系统中的性能，考虑RIS近发射机、接收机远的实际场景，推导了条件成对错误概率和平均误比特率上界，并通过蒙特卡洛仿真验证。
2023-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Capacity Optimization Using Reconfigurable Intelligent Surfaces in Indoor mmWave Environments
室内毫米波（mmWave）环境信道通常是稀疏散射的，并且由强视距（LOS）路径支配，因此，当不存在LOS路径时，在这样的信道上的通信通常极其困难。然而，最近推出的可重构智能表面（RISs），这有可能影响传播环境的控制方式，有可能改变以前的范例。受此启发，我们研究了在室内毫米波环境中利用RISs的信道容量优化，其中不存在LOS路径。更准确地说，我们提出了两个优化方案，利用RIS反射元件的定制能力，以最大限度地提高信道容量。第一个优化方案只利用RIS反射元件的可调性;对于该方案，我们推导出一个近似表达式，它解释了信道容量增益和系统参数之间的连接。第二个优化方案联合优化RIS反射元件和发射相位预编码器;对于该方案，我们提出了一种称为全局共相位的低复杂度技术来确定在RIS使用的相移值。仿真结果表明，RIS反射元件的优化产生了显著的信道容量增益，并且该增益随着RIS元件的数量而增加。
2020-02-29 cs.IT eess.SP math.IT
Fairness-Oriented Multiple RISs-Aided MmWave Transmission: Stochastic Optimization Methods
在毫米波（mmWave）系统中，由于其对阻塞的存在的敏感性，确保通信的可靠连接是具有挑战性的。为了提高mmWave系统在随机阻塞情况下的鲁棒性，采用多个可重构智能表面（RIS）增强空间分集增益，并基于随机优化设计鲁棒波束形成，以最小化多个用户之间的最大中断概率，保证系统的公平性.在随机优化框架下，采用随机优化最小化（SMM）方法和随机逐次凸逼近（SSCA）方法，在每次迭代中构造新信道实现的确定性代理问题，得到基站处预编码矩阵和基站处无源波束形成向量的封闭解.这两种随机优化方法已被证明收敛到原来的随机问题的平稳点集。最后，仿真结果表明，与基准方案相比，所提出的鲁棒波束形成算法能够有效地补偿随机阻塞带来的性能损失，尤其是在高阻塞概率情况下。
2021-08-31 cs.IT eess.SP math.IT
Movable Superdirective Pairs: A Phase Shifter-Free Approach to mmWave Communications
本文提出可移动超方向性天线对（MSP）方法，通过优化天线对的旋转角度和位置，在无移相器条件下最大化毫米波多径信号的接收信噪比，并设计交替优化与梯度投影算法求解非凸问题，仿真表明其性能优于固定位置阵列且硬件成本更低。
2024-12-31 cs.IT eess.SP math.IT
Stochastic Geometry Analysis for Distributed RISs-Assisted mmWave Communications
本文利用随机几何建模分布式RIS辅助毫米波系统，推导直接与反射关联下的覆盖概率及总速率闭式表达式，证明RIS可显著提升覆盖与速率。
2024-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
A Bayesian Framework For Cascaded Channel Estimation in RIS-Aided mmWave Systems
针对RIS辅助毫米波系统中非高斯级联信道，提出基于变分推断和复自适应拉普拉斯先验的贝叶斯估计框架，优于LS和LMMSE。
2025-09-01 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-assisted Coverage Enhancement in mmWave Integrated Sensing and Communication Networks
针对毫米波ISAC网络遮挡导致的覆盖受损问题，本文利用分布式RIS构建虚拟链路，基于随机几何推导两种关联情形下的条件覆盖概率与边际覆盖率，仿真验证理论公式并显示联合覆盖率可由67.1%升至92.2%。
2024-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Customization for Joint Tx-RISs-Rx Design in Hybrid mmWave Systems
针对强视距毫米波系统信道秩不足阻碍空间复用的问题，提出利用多RIS定制信道并联合设计收发端混合波束成形，可灵活调控信道秩与子信道增益，有效提升频谱效率。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Map-Assisted Constellation Design for mmWave WDM with OAM in Short-Range LOS Environment
我们考虑一个系统，集成定位和单用户毫米波（mmWave）通信，其中通信部分采用波分复用（WDM）和轨道角动量（OAM）。研究了在短距离视距环境下，具有稳定通信链路的多维星座设计问题。我们提出了一个地图辅助的方法来量化的系统参数的基础上的位置和减少实时计算开销。我们探讨了在地图中使用一些模式的可能性，并调查其性能损失。我们首先研究了OAM波束的特性，发现任意两个子信道之间的链路增益比在某些位置保持不变。然后，我们证明了一个固定的星座可以采用的位置，其中的链路增益矩阵是足够接近的比例。此外，我们证明了系统可以采用一个固定的功率矢量，以产生一个多维星座，如果固定的功率矢量和最佳的功率矢量之间的差异很小。最后，我们指出，星座设计的所有接收机的位置可以表示为几个星座集。
2022-10-12 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Estimation for RIS-Aided mmWave MIMO Systems via Atomic Norm Minimization
可重构智能表面（RIS）通过改变入射电磁波的方向来改变无线电传播环境，从而打破了一般的Snell反射定律。然而，RIS的最佳控制需要经由RIS将基站（BS）和移动站（MS）彼此链接的各个信道的完美的信道状态信息（CSI）。因此，需要在BS或MS处利用到RIS控制器的CSI反馈来有效地进行超分辨率信道（参数）估计。在本文中，我们采用了两阶段的信道估计方案的RI辅助毫米波（毫米波）MIMO系统没有直接的BS-MS信道，使用原子范数最小化顺序估计信道参数，即，角度参数、角度差和传播路径增益的乘积。我们评估参数估计的均方误差，RIS增益，平均有效频谱效率界，以及所设计的波束形成和组合向量与最佳向量之间的平均平方距离。结果表明，与现有的基准方案相比，该方案实现了超分辨率估计，从而为后续的数据传输阶段提供了良好的性能。
2021-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
Quantized RIS-aided mmWave Massive MIMO Channel Estimation with Uniform Planar Arrays
本文针对配备少比特ADC和均匀平面阵列的RIS辅助毫米波大规模MIMO系统，提出基于贝叶斯推断与VAMP算法的量化压缩感知级联信道估计方法，并利用FFT加速计算，验证了其在低信噪比下的实用性和准确性。
2024-01-15 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Assisted Quasi-Static Broad Coverage for Wideband mmWave Massive MIMO Systems
可重构智能表面（RISs）可以建立良好的无线环境，以对抗毫米波（mmWave）频段的严重衰减和阻塞。然而，为了实现性能的最佳增强，瞬时信道状态信息（CSI）需要以与RIS元素的数量和用户的数量成比例的大开销为代价来估计。在本文中，我们设计了一个准静态的广泛覆盖的RIS与减少的开销的统计CSI的基础上。我们提出了一个设计框架，以合成的RIS，满足广泛的覆盖面定制的要求所反映的功率模式。对于广播信道的通信，我们将单个传输流的广泛覆盖推广到多个流的场景。此外，我们采用准静态的宽覆盖的多用户正交频分复用接入（OFDMA）系统，并推导出下行链路速率的解析表达式，证明了增加的功率增益反映的RIS。通过考虑信道估计的开销，所提出的准静态宽覆盖甚至优于使用瞬时CSI优化RIS相位的设计方法。数值模拟进行验证这些意见。
2022-03-01 cs.IT eess.SP math.IT
MmWave MIMO Communication with Semi-Passive RIS: A Low-Complexity Channel Estimation Scheme
可重构智能表面（RISs）在无线通信领域受到了广泛的关注。可以控制RIS将入射波从发射器反射到接收器;这一功能被认为从根本上有助于超越5G无线技术。典型的RIS由完全无源元件组成，这需要在别处进行高维信道估计。因此，在本文中，我们提出了一个半无源的大规模RIS架构配备了只有一小部分的简化接收机单元，只有1位量化。在此基础上，提出了一种基于交替方向乘法器（ADMM）的方法，在无源RIS单元上恢复训练信号，然后结合信道稀疏化和广义近似消息传递（GAMP）算法得到全局信道。我们提出的方案利用了稀疏性和低秩属性的信道在联合空间-频率域的宽带毫米波多输入多输出（MIMO）通信系统。仿真结果表明，该算法可以显着减少所需的导频信号进行准确的信道估计，并优于以往的方法，即使在更少的接收单元。
2021-09-14 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage and Rate Analysis for Distributed RISs-Assisted mmWave Communications
本文利用随机几何分析分布式RIS辅助毫米波通信的覆盖与速率，推导闭式表达式，仿真表明覆盖概率提升约50%，速率提升1.5倍以上。
2024-02-09 cs.IT eess.SP math.IT
Swarm Intelligence Optimization of Multi-RIS Aided MmWave Beamspace MIMO
针对基站与用户直连链路全阻断的多RIS辅助毫米波波束域MIMO系统，提出基于PSO的低复杂度算法联合优化波束选择、功率分配与RIS配置，在复杂度和速率间实现良好权衡，且增加RIS单元比激活更多基站波束更能提升速率。
2025-05-20 cs.IT eess.SP math.IT
Task-Based Quantization for Channel Estimation in RIS Empowered MmWave Systems
本文针对RIS赋能的毫米波系统，提出基于任务的量化信道估计方法，利用混合架构和半无源元件，在低分辨率ADC下最小化均方误差，性能优于纯数字方法并接近无限分辨率ADC。
2025-10-16 cs.IT eess.SP math.IT
Sum Rate Maximization under AoI Constraints for RIS-Assisted mmWave Communications
针对RIS辅助毫米波通信，联合优化波束成形、RIS反射系数和UE调度，在AoI约束下最大化系统总和速率，提出分层搜索、局部搜索与BCD结合的低复杂度算法。
2023-11-13 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage and Rate Performance Analysis of Multi-RIS-Assisted Dual-Hop mmWave Networks
针对多RIS辅助双跳毫米波网络的阻塞、密集干扰与关联问题，本文基于随机几何分析E2E SINR覆盖和速率，并联合优化RIS相移、动态关联及多RIS-用户关联。
2025-08-31 cs.IT math.IT
RIS-Aided Spatial Scattering Modulation for mmWave MIMO Transmissions
本文研究了毫米波MIMO系统中的RIS辅助空间散射调制方案，推导了条件与无条件成对错误概率、分集增益及平均比特错误概率上界，并提出遍历容量分析框架，仿真验证了其可靠性优于基准方案。
2023-07-27 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Localization and Environment Sensing by Harnessing NLOS Components in RIS-aided mmWave Communication Systems
本研究提出利用毫米波通信系统中的NLOS分量进行联合定位与环境感知，建立RIS路径增益模型并提出两阶段估计器，显著提升了UE定位与环境感知精度。
2023-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Channel Estimation for Extremely Large-Scale Reconfigurable Intelligent Surface (XL-RIS)-Aided Wideband mmWave Systems
本文针对XL-RIS辅助的宽带毫米波系统，提出了一种基于多频率可并行子空间恢复框架和二维压缩感知的高效近场信道估计方法，通过构建宽带球面域字典解决近场波束斜移问题，实现了逼近理论下界的性能且计算复杂度与RIS元件数呈线性关系。
2023-04-02 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of RIS-Aided Double Spatial Scattering Modulation for mmWave MIMO Systems
针对毫米波MIMO系统，提出RIS辅助双空间散射调制的次优检测器，推导其误码率相关表达式并仿真验证，发现相移键控下性能更优且随RIS单元数增加优势更显著。
2023-10-08 cs.IT eess.SP 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
Sparsity-Adaptive Beamspace Channel Estimation for 1-Bit mmWave Massive MIMO Systems
我们提出了稀疏自适应波束空间信道估计算法，提高精度的1位数据转换器在全数字毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）基站。我们的算法包括一个调整阶段的基础上斯坦的无偏风险估计（SURE），自动选择最佳的去噪参数取决于瞬时信道条件。与视线（LoS）和非LoS毫米波大规模MIMO信道模型的仿真结果表明，我们的算法提高信道估计精度与1位测量的计算效率的方式。
2020-05-30 cs.IT eess.SP math.IT
Evaluation of RIS-Enabled B5G/6G Indoor Positioning and Mapping using Ray Tracing Models
本文提出一种基于1-bit RIS和码本波束成形的室内定位与建图综合框架，通过波束扫描、信号分量提取和超分辨率算法实现用户与散射体定位，并利用3D射线追踪模型验证了其在实际场景中的有效性和鲁棒性。
2024-11-14 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage Probability and Energy Efficiency of Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted mmWave Networks
可重构智能表面（RIS）是下一代网络的一项重要技术。在本文中，我们利用随机几何的工具来研究的RIS辅助毫米波（毫米波）蜂窝网络的性能。具体地说，基站（BS）的位置和阻塞的中点被建模为两个独立的泊松点过程（PPP），其中阻塞线布尔模型建模和阻塞的一部分被覆盖与RIS。毫米波通信的区别特征，即，将定向波束形成和用于视线（LOS）和非视线（NLOS）的不同路径损耗定律结合到分析中。推导了覆盖概率和面积频谱效率的表达式。在阻塞参数足够小的特殊情况下，覆盖概率也被导出。数值结果表明，更好的覆盖性能和更高的能量效率，可以通过大规模部署的RIS。此外，本文还对基站密度和RIS密度之间的权衡进行了研究，结果表明，RIS是传统网络的很好补充，可以在有限的功耗下提高覆盖概率。
2021-04-16 cs.IT math.IT
Capacity and Performance Analysis of RIS-Assisted Communication Over Rician Fading Channels
研究了可重构智能表面（RIS）辅助下毫米波通信系统的遍历容量和符号出错率两个性能指标。我们假设独立同分布（i.i.d.）用户-RIS-接入点（AP）之间的Rician衰落，RIS表面由无源反射元件组成。首先，我们推导出一个新的统一的封闭式公式的平均符号错误概率的广义M-QAM/M-PSK信号在此毫米波链路。然后，我们得到新的封闭形式的表达式遍历能力与不信道状态信息（CSI）在AP。
2021-11-08 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Design of Hybrid Beamforming and Reflection Coefficients in RIS-aided mmWave MIMO 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，在所有用户的信号干扰噪声比（SINR）的约束下。由于RIS反射系数和模拟波束形成器的非凸SINR约束以及单位模相移约束，该问题是非常具有挑战性的解决。提出了一种基于两层惩罚的算法来解耦SINR约束中的变量，并采用流形优化来处理非凸的单位模约束。{We本文还提出了一种低复杂度的顺序优化方法，该方法无需迭代，依次优化RIS反射系数、模拟波束形成器和数字波束形成器。此外，功率最小化问题和最大最小公平性（MMF）问题之间的关系进行了讨论。仿真结果表明，所提出的基于惩罚的算法优于最先进的半定松弛（SDR）的算法。结果还表明，RIS在降低功耗方面起着重要作用。
2022-02-14 cs.IT math.IT
Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted mmWave multi-UAV Wireless Cellular Networks
无人机（UAV）为网络部署带来了很大的灵活性。然而，无人机具有高机动性和不稳定性。为了提高无人机网络的容量和可靠性，可以在系统中使用毫米波（mmWave）和可重构智能表面（RIS）。在本文中，我们考虑了一个RIS-assisted毫米波无人机无线蜂窝网络，无人机服务于多个用户的帮助下，多个RISs。我们联合优化部署，用户调度，波束成形向量，和RIS阶段，以最大化的和速率，与最小速率，无人机的运动，模拟波束成形的约束，和RIS阶段。为了解决这个复杂的问题，我们使用迭代法，当我们优化一个变量时，我们固定其他三个变量。在优化部署时，采用球面搜索法寻找无人机的最优位置。然后，我们制定了一个混合整数非线性问题（MINLP），以找到最佳的调度。空间分支定界（SBNB）方法被用来解决MINLP。在优化波束形成矢量和RIS相位时，我们提出了一种迭代算法，该算法依赖于速率和最大化与加权均方误差和最小化之间的等价性（sum-WMMSE）。针对模拟波束形成和RIS相位的恒模约束，采用多数最小化方法进行处理。所提出的联合优化提供了显着的优势，系统没有波束成形和RIS相位优化和系统没有部署优化。此外，RIS可以补偿由于阻塞而造成的吞吐量损失，特别是在低飞行高度。
2021-08-06 cs.IT math.IT
Sparse Array of Sub-surface Aided Anti-blockage mmWave Communication Systems
针对大型RIS难以整体部署的问题，提出稀疏子表面阵列SAoS架构，推导遍历频谱效率并优化各RIS tile反射系数，揭示信噪比随RIS单元数的增长规律及tile间距对可见区域覆盖的影响。
2020-12-03 cs.IT math.IT
Position Locationing for Millimeter Wave Systems
可用于毫米波（mmWave）无线通信系统的大量频谱将支持与通信信令并发的准确实时定位。本文证明了可以使用到达时间（ToA），到达角（AoA），以及数据融合或机器学习的估计来确定未知节点的位置的准确估计。在28 GHz和73 GHz的真实世界的数据被用来表明，基于AoA的定位技术将需要与其他定位技术增强。融合的AoA为基础的定位与接收功率测量的RX在办公室的尺寸为35米的65.5米的显示，以提供位置精度范围从16厘米到3.25米，表示承诺在未来的网络中的准确定位能力。利用接收功率的排序的基于接收信号强度（RSSI）的定位技术可用于确定用户位置的粗略估计。使用2-D光线追踪来完成接收信号特性的预测。
2018-08-21 cs.IT math.IT
Harnessing NLOS Components for Position and Orientation Estimation in 5G mmWave MIMO
在过去，NLOS传播被证明是基于无线电的定位系统的失真源。每一个NLOS分量被认为是一个扰动，这是由于以前的蜂窝系统缺乏时间和空间分辨率。尽管5G尚未标准化，但有可能克服有限的时间和空间分辨率问题的强有力的建议是大规模MIMO毫米波技术。基于这一提议，我们重新考虑了NLOS组件在5G位置和方向估计中的作用。我们的分析是基于Fisher信息的概念。我们表明，足够高的时间和空间分辨率，NLOS组件总是提供位置和方向的信息，从而提高位置和方向估计精度。我们表明，NLOS组件的信息增益取决于反射器或散射的实际位置。我们的数值例子表明，NLOS组件是最翔实的移动终端的位置和方向时，相应的反射器或散射体被照亮窄光束。
2017-12-05 cs.IT math.IT
Near-field Channel Estimation for XL-RIS-aided mmWave MIMO Systems
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学）
本文提出一种低开销两阶段信道估计方案，通过利用共同的BS-RIS链路和RIS-用户链路的极域稀疏性，解决超大规模RIS辅助毫米波MIMO系统中远场与近场混合场的信道估计问题。
2026-05-07 cs.IT math.IT
RIS-based IMT-2030 Testbed for MmWave Multi-stream Ultra-massive MIMO Communications
本文针对传统相控阵实现超大规模MIMO功耗过高的问题，提出基于RIS的天线方案，并在V4M项目中首次实现26 GHz毫米波双流超大规模MIMO原型，测得速率接近理论峰值。
2023-10-24 cs.IT math.IT
Secrecy Capacity Maximization for a Hybrid Relay-RIS Scheme in mmWave MIMO Networks
混合中继反射智能表面（HR-RIS）是近年来提出的一种有效的解决方案，可以克服传统全无源反射表面的双重路径损耗和有限的波束形成分集。这促使我们研究HR-RIS在提高多天线窃听存在的毫米波多输入多输出（MIMO）系统的保密容量中的应用。通过交替优化来解决RIS处的发射波束形成器和中继反射系数的联合优化。在所提出的解决方案中，一个封闭形式的表达式，在发射机的最佳发射波束形成器推导出，并提出了一种基于粒子群优化的元启发式解决方案，以优化在HR-RIS的有源和无源元件。仿真结果表明，在不同的场景下，HR-RIS提供了显着的改进，在保密能力相对于传统的被动反射表面。
2022-05-27 cs.ET cs.IT math.IT
STAR-RIS Enhanced Joint Physical Layer Security and Covert Communications for Multi-antenna mmWave Systems
针对多天线毫米波系统，本文利用STAR-RIS联合优化有源与无源波束成形，推导最小检测错误概率及安全速率界，并提出交替优化与SDR算法，显著提升物理层安全和隐蔽通信性能。
2023-07-16 cs.IT math.IT
Beam-Squint Mitigating for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Wideband MmWave Communications
在本文中，我们专注于减轻波束斜视的可重构智能表面（RIS）辅助宽带毫米波（mmWave）通信。由于固有的无源特性，RIS中所有元件的相移对于所有频率都应该相同。然而，在宽带场景中，波束偏斜引起的不同路径相位需要针对不同频率设计不同的相移。考虑到RIS通常由巨大的元件组成，并且宽带毫米波通信的带宽可能高达几GHz，上述不可调和的矛盾将显著影响系统性能。因此，我们提出了一些新的相移设计方案，以减轻光束斜视的影响，为视线（LoS）和非视线（NLoS）的情况。具体而言，对于LoS场景，我们首先推导出每个频率的最佳相移，并通过最大化可实现速率的上限来获得公共相移。然后，对于NLoS场景，提出了一种基于平均信道协方差矩阵（MCCM）的方案，通过充分利用路径和子载波之间的相关性。我们广泛的数值实验证实了所提出的相移设计方案的有效性。
2021-03-20 cs.IT math.IT
Joint Movable Antenna Positioning and RIS Partitioning for Sum-Rate Maximization
Toronto Metropolitan University（多伦多都会大学）
针对下行无线通信，提出联合可移动天线（MA）与可重构智能表面（RIS）框架，通过交替优化MA位置、子阵列波束赋形和RIS元件选择，最大化网络和速率。
2026-06-11 cs.IT math.IT
Sustainable LSTM-Based Precoding for RIS-Aided mmWave MIMO Systems with Implicit CSI
Research Center for Information Technology Innovation (CITI), Academia Sinica (AS)（信息科技创新研究中心（CITI）、中华学术院（AS））；Institute of Communication Engineering (ICE), National Sun Yat-sen University (NSYSU)（通信工程研究所（ICE）、国立中山大学（NSYSU））
提出一种基于LSTM的RIS辅助毫米波MIMO预编码框架，利用隐式CSI降低开销，实现90%频谱效率且计算时间仅2.2%，能耗降低近两个数量级。
2025-10-08 cs.AI cs.IT cs.LG
Capacity-Net-Based RIS Precoding Design without Channel Estimation for mmWave MIMO System
Institute of Communication Engineering (ICE), National Sun Yat-sen University (NSYSU)（通信工程研究所，国立中山大学）；Research Center for Information Technology Innovation (CITI), Academia Sinica (AS)（资讯科技创新研究中心，中华学术院）；Department of Electrical Engineering, National Ilan University (NIU)（电气工程系，国立宜兰大学）
针对RIS辅助毫米波MIMO系统中CSI获取困难的问题，提出无需信道估计的Capacity-Net无监督学习方法，通过接收导频信号直接建立RIS相移与可达速率的映射以最大化速率，性能优于传统信道估计类学习方法。
2025-09-30 cs.AI cs.IT cs.LG
